丰台站的历史可以追溯到1895年（清光绪二十一年），这一年俄国、法国、德国、日本相继在中国修筑铁路，攫取利益。当时，一些有眼光的清政府官僚认识到，必须要修铁路，清政府也决意抢修铁路，官也办，民也办。
1895年年底，津芦铁路修至丰台，丰台站由此而来。此后，京汉铁路、京奉铁路、京张铁路相继接入丰台站，北京第一座火车站的作用日益凸显。
从上世纪四十年代开始，丰台站就一直是特等站。一百年前，丰台站周边就形成了独具特色的商业大街。新中国成立后，在进行大规模经济建设的年代，丰台火车站每天约有5000辆车皮装载着各种建设器材和生活资料驶入驶出。
1995年，丰台火车站还举行了隆重的建站一百周年纪念活动。
1996年，北京西站开通运营，分流了丰台站大量客运和货运任务，此后，丰台站的地位功能大大下降。直到2010年，丰台站停止了客运业务。
2017年9月，在众多铁路文化学者和有关部门的努力下，老丰台站站房被认定为不可移动文物，百年的历史与回忆得以原地保护。
2022年6月20日，正式开通运营。