梅河口火车站站舍始建于1927年5月，是奉海铁路线上三个有固定建筑的车站之一，最初车站为砖瓦结构平房，建筑面积30平方米。随着车站客货运量的增加和车站等级的提高，1929年重新修建了火车站站舍，新车站为欧式二层楼房，面积412平方米。1946年4月23日，国民党军队派出空军飞机两架轰炸火车站，将站舍和十九股铁道全部炸毁。当时在我军民共同努力下，很快修复了被炸铁道、桥涵，但候车室没有重建。

1947年梅河口二次解放以后，我军民按原图纸稍做修改后，利用原基础重新复建梅河口火车站，直到1949年竣工。新火车站去掉了原图纸屋顶上的装饰性建筑，其他没有重大变更。这就是我们看到的火车站。截止2015年，她已有66年的历史，是共和国的同龄建筑物。

20年代初期，梅河口站为奉海铁路上拥有4条线路的枢纽车站。新中国成立后，特别是改革开放后的二十多年间，几经站场改造，现已成为拥有51条线路的超大型站场。随着铁路改革的不断深入，现代化的科学技术被广泛应用于车站的各个部门。车站现有TMIS信息管理系统，可对货车进行实时追踪；客运实行微机联网售票，可实现联网站的异地售票；货运微机制票、到货查询系统，提高了服务质量，方便了货主；轨道衡系统可检测货车超载状况，保证了货物运输安全；自动化驼峰系统，实现了雷达测速、判重、判长，并由减速器自动对解散车辆进行溜放速度控制。这些新设备，新技术的应用，不但提高了劳动生产率，降低了劳动强度，也为运输生产的安全畅通提高了有力保障。