Die Eröffnung des Bahnhofs fand im Jahr 1869 statt. Das Empfangsgebäude wurde jedoch erst drei Jahre später fertiggestellt. Teil der Bahnhofsanlage sind auch ein Güterschuppen und ein historisches Stellwerk. Letzteres befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Neckar und diente einst zur Weichenstellung mittels mechanischer Hebel.
Der Bahnhof war maßgeblich an der Weiterentwicklung Schwenningens vom Dorf zur Industriestadt beteiligt. Die Uhrenindustrie zog Arbeiter aus der ganzen Region an, für deren Anreise ein Bahnhof unabdingbar war.