1958年1月，化州站开始动工修建。1958年9月底，化州站建成。1958年10月1日，化州站正式通车，只有到发线2股道，属于四等站，隶属柳州铁路局管辖。1964年1月1日起，化州站隶属柳州铁路局南宁铁路分局管辖。1979年，化州站铺设第三股道和牵出线1股。1980年，柳州铁路局投资100万元扩建化州站，铺设第四股道和货物线3股道，开辟1个货场，修建2座仓库。1988年，化州站升为三等站。1995年化州站再次筹建扩站并升为二等站，有站线13股道、牵出线2条、专用线2条、货物线3股道、1座候车大厅、1间行包房、2座旅客乘降站台、1个综合性货场、2座仓库、1片露天货物站台、2台龙门吊、4台轮式装载机。1991年，三茂铁路建成并通车，结束化州与珠三角不通客运火车的历史。1999年1月1日起，化州站隶属柳州铁路局南宁铁路分局河唇车务段管辖。进入21世纪后，化州站因受化州市当地多数国有单位破产倒闭及柳州铁路局对河茂线的强烈打压，货物运输量迅速下滑。2004年，全国铁路列车第五次大提速、广州铁路集团三茂铁路股份有限公司担当的广州往返湛江的铁路客运列车停运，化州站客流量大幅下降。2005年5月，化州站开始隶属柳州铁路局玉林车务段管辖。2007年4月18日，化州站由二等站降为三等站。2007年11月16日起，化州站隶属南宁铁路局玉林车务段管辖。2017年11月19日起，化州站隶属中国铁路南宁局集团有限公司玉林车务段管辖。2017年底，化州站完成电气化改造。