斗六糖廠源自明治 42 年（1909），由「鹽水港製糖會社」創辦人王雪農與清末秀才吳克明合資所創辦的「斗六製糖合資會社」，隔年由日本人收買改組為「斗六製糖株式會社」。大正3 年（1914）復遭合併而更名為「東洋製糖株式會社斗六製糖所」。

昭和2年（1927）東洋製糖株式會社因受世界經濟大恐慌之影響而破產，遭大日本製糖株式會社合併，成為所屬的斗六製糖所，設立至今已近百年。

戰後，受到國際糖價及農業社會環境改變的影響下於民國79年11月1日合併虎尾總廠，僅保留製糖工場、原料課等，民國83年7月1日起工場停開，民國87年拆除製糖工場、大崙車站、鐵道、地磅站等設施與建築，目前廠區仍存日式宿舍群、辦公室、倉庫區等建築群，已由雲林縣政府指定為文化景觀，期待既存建築能盡快修復活化，重啟大門迎接縣民造訪。