進入日治時代後，總督府推動「工業日本，農業台灣」的政策，由於各糖廍規模不大且產品品質不一，遂逐漸收購私人糖廍，而進行大型集約化的經營模式。除引進國內財團投資台灣製糖業外，並以關稅壁壘抑制廉價外糖。台北製糖所前身為清末楊埤、楊碧山父子經營的「電器製糖工廠」。明治四十三年（1910年）8月25日，木下新三郎、高橋虎太與板橋林家第四代林熊徵等人成立台北製糖株式會社，收購電器製糖工廠，為北臺灣第一家新式製糖廠，林熊徵是監事中唯一的臺灣人。四十四年（1911年）1月選定艋舺下崁莊下石路（今中國時報總社、華強社區一帶）設置臺北製糖所，此處為新店溪、大嵙崁溪合流點，又與鐵路連結，水路運輸利於集散輸出，也具有水道設施，適合製糖與運送。3月臺北製糖廠開始動工，4月6日由臺灣神社神官舉行「地鎮祭」，6月15日舉行上棟儀式。12月17日，台北製糖株式會社舉⋯⋯行試運轉典禮，當時與會人有臺灣總督佐久間左馬太、板橋林家林鶴壽、艋舺仕紳吳昌才等；當日試榨的蔗料來自士林、錫口（今松山）的蔗園，在20日製成「初糖」一瓶，與「初穗」共同獻納台灣神社。
臺北製糖所的廠區內因職務而區分為宿舍、招待所、蔗田、發電廠、製糖廠以及鐵道系統等，規模龐大。同時具備農務、公務及商務功能，亦對當時居民的經濟活動產生重大影響。臺北製糖所的糖廠是鋼筋建物，煙囪高135尺，是當時（1911年）臺北市最高的建物。現今糖廠、煙囪等皆已拆除，僅存3棟倉庫與貨運月台。台北製糖所種植甘蔗原料的區域，除了下崁、大加蚋附近之外，尚包括台北與桃園兩廳總面積27594甲，大都分布在大嵙崁溪(大漢溪)、新店溪與基隆河沿岸，並自建鐵路用以運蔗，總長41,834公尺。其中廠區附近有一座橫跨大嵙崁溪(大漢溪)的木造橋梁，運送板橋、樹林、三峽一帶採收的甘蔗至臺北製糖所。
倉庫古蹟以紅磚堆砌，利用大跨距木桁架撐起倉庫所需的空間。東側的B、C棟倉庫具有特殊的M字型屋頂，A棟雖無M字型的屋頂，但其跨距仍相當的大，且具有磚砌的拱門及梯形柱。倉庫外牆曾經繪有大幅的糖廠景象畫。B棟目前還保有貨車的卸貨平台，以TR磚砌成，長達50公尺、寬20公尺，推估是當初糖業鐵路載運原料的古月台。園區內展示隸屬於溪湖糖廠的843號日立牌機車，並加掛平車、蔗箱車與守車。西側闢有種植不同種類甘蔗的象徵性甘蔗園。
四十五年（1912年）1月16日，台北製糖株式會社首度展開製糖作業，每日壓榨甘蔗量為700公噸。為當時大台北地區唯一的製糖所。
大正五年（1916年）9月1日，台北製糖株式會社為臺灣製糖株式會社併購。大正六年（1917年），臺北製糖所開始使用甘蔗細烈機，是台、日首度使用該機器的製糖廠。大正七年（1918年）4月27日艋舺停車場舉行落成典禮，並建造一條幹線至臺北製糖所的倉庫以便甘蔗運送，長530公尺。後又增設2條支線。大正九年（1920年）臺北製糖所開始以碳酸法製造純度較紅糖高的白糖，主要輸出至中國。大正十三年（1924年）臺北製糖所與其他臺灣製糖株式會社的各糖廠開始栽植含糖率較高的爪哇大莖種甘蔗。後因大平洋戰爭爆發，戰事吃緊，徵招丁男投入戰場，產糖量逐漸減少。昭和十八年（1943年）總督府禁止製造耕地白糖，原設備移轉至戰力化工廠，臺北製糖所宣布廢止，廠房設施也逐日拆毀。但臺北製糖所在大正十九年（1944年）年初仍有榨糖作業。大正二十年（1945年）台北大空襲時，盟軍以製糖所的高聳煙囪為轟炸目標，卻誤中同樣具有煙囪的中央湯（位於今環河南路與和平西路口圓環）。