2001年12月，深圳地铁一期工程延长段获中华人民共和国国家发展计划委员会批准，该工程将增设世界之窗站。

2002年4月14日，深圳地铁一期工程延长段的初步设计通过审核，深圳地铁1号线将由侨城东延长至世界之窗，并增设华侨城、世界之窗两座车站；同年，世界之窗站开工建设。

2004年12月28日，深圳地铁一期工程建成通车，世界之窗站随之投入使用。

2010年12月28日，深圳地铁2号线一期工程建成通车，世界之窗站通行深圳地铁2号线。

2011年8月10日，因深圳第26届世界大学生夏季运动会闭幕式交通管制，世界之窗站暂时封闭。

2018年4月10日，世界之窗站站厅西侧楼梯暂时封闭，西侧站厅、站台区域进行围挡施工。