1965年11月，对山西煤炭外运，加强首都战备起着重要作用的京原铁路自石景山南站开工。

1971年，大涧站动工建设。

1971年10月30日，京原铁路全线贯通。

1972年12月31日，京原铁路开启运营，大涧站交付使用，时属北京铁路局北京铁路分局管辖。

2005年3月18日，全路裁撤铁路分局后，属北京铁路局石景山车务段管辖，车站等级核定为三等站。同时再次独立组建太原铁路局，在大涧站西树立了分界碑。

2007年4月18日，北京铁路局将大涧站的车站类别由客货运站调整为乘降所，并撤离部分员工，取消售票业务，仅保留必要值班人员及货运营业人员。大涧站由石景山车务段直属改为涞源站代管。