清代末年，东北交通不便，辽河水运就是辽北的主要交通工具。1896年，沙俄向远东地区扩张，和清政府签订了《中俄御敌相互援助条约》（简称《中俄密约》），取得了从哈尔滨直达旅顺的中国东省铁路（简称中东铁路）筑路权。1897年8月正式动工，1903年7月14日全线通车。随着水运交通逐渐被铁路取代，铁岭站应运而生。

铁岭老站及水塔

铁岭站最初叫西关站，1898年开建，由俄国工程师恩·阿·卡则·吉列依负责建筑施工。铁岭站是中东铁路初期八个三等站之一，比当时穆克敦站（现沈阳站）还高出一个等级。中东铁路三等站的标准是有带小餐厅的旅客候车室，蓄水塔、货场站台和仓库，个别站设有能容纳一台至两台预备机车的车库。

清光绪庚子年（1900年）7月，铁岭义和团攻击并焚烧了刚刚建成的火车站，沙俄护路队逃亡哈尔滨。第二年又重建通车。

1904年日俄战争爆发。俄军在铁岭没有挡住日军的进攻，1905年3月放火烧毁了车站，铁岭站第二次毁于大火。16日，日军占领铁岭，日军野战铁道提理部接管铁路以及附属地。1907年4月1日交给满铁株式会社（日本南满州铁道股份公司）经营，铁岭站称为铁岭驿，当时的站长叫森恒治。

1907年4月，日本人在车站原址重建站舍，才有了一定规模。1912年1月，又遇“火神之灾烧失”。灾后，日本人在原址改变了建筑风格又重建，新增站房及跨线天桥、防雨棚站台等设施，火车站又在1913年12月投入使用。

到1931年“九一八”事变时，铁岭站已有中日职员二百多人，那时候中国人乘火车均要用日元结算,又受到一层盘剥。当时日军驻兵铁岭，以保护火车站及南满铁路为由。开始的时候，按每公里15名士兵的标准成立了铁路护卫队，1919年移交给了日本关东军。日本人以铁岭火车站为中心，把车站前后的大片街区，都划为满铁附属地和居留地及各种设施的中心。

改造前的铁岭站

1945年“八一五”日本无条件投降，铁岭站交回中国人掌管。1948年11月辽沈战役结束，铁岭解放了，铁岭站才真正回到人民的怀抱，成为了人民的铁路车站。

1993年，铁岭站在原址的南侧新建火车站，即为正在使用的铁岭火车站所在位置。

2011年，铁岭站进行改造，站房重新装修，候车区分布在一、二楼，共三个候车室，共设600余个候车座位，较改造前增加三分之一，可同时容纳2000余名旅客候车。一站台由低站台改造成高站台。

2017年，沈阳铁路局推行高站台改造，将铁岭站原二站台拆除，三站台改扩建为高站台成为全新的二站台，新建有柱雨棚并在地下修建了出站通道。由此，铁岭站全部站台均为高站台。

铁岭站