1944年，淮南站始建，前身是洞山站。

1949年11月，淮南站建成，12月投入运营。

1950年，淮南站由济南铁路局定为五等站，是淮南市铁路最大的客、货运站。

1960年，淮南站蚌埠铁路局调整为四等站。

1986年，淮南站经上海铁路局定为三等站。

2008年，淮南站经上海铁路局核准为二等站。

2017年4月21日，淮南站客运设施改造工程初步设计方案获上海铁路局批覆。11月28日，淮南站改造工程开工。

2018年10月26日8时，淮南站新售票厅正式启用，原售票厅历史使命圆满完成，将同时进行封闭拆除。

2019年3月21日——2019年6月28日期间停办所有客运业务，将全封闭进行站房施工及高站台改造。

淮南站房以“汉风古韵，文化新站”主题，从淮南城市意向入手，抓住古汉时期历史文化的传承，创造出与淮南历史文化名城的城市气质相切合、别具一格的“新汉风”交通建筑风格。

淮南站站房改造工程立面中心位置与广场中心“淮南王雕塑”位于同一中轴线。作为城市的标誌性建筑，建筑设计中力求创造出标誌性的建筑形象和地域文化特色。外立面採用“新汉风”交通建筑风格，墙面採用米白色真石漆，中间用黑色线条，落地玻璃窗，坡屋顶灰色映红瓦。

淮南站总占地面积约6532.9平方米，总建筑面积7944.6平方米。站房一层平面建筑为6146.52平方米，二层平面建筑面积为1801.52平方米。淮南站站房则建于1986年，现有的站房建筑面积为3882平方米，其中生产用房面积约2404平方米，包括中间候车厅面积960平方米，可供800人候车使用，担负着市民出行的重要运输任务。项目耐火等级为二级，分为4个消防防火区，每个消防防火区安全出口均不少于两个，四周设定地上消火栓4座；还建1号站台混凝土雨棚，拆除既有1号部分站台面，新建水泥地面1538.23平方米。既有消防通道改造，新建沥青路面3790平方米。

淮南站站房设计主体一层，局部设备及生产办公用房二层。

一层建筑面积为6532.90平方米，包含售票大厅（含自助售票厅，其中人工售票视窗8个）、第一候车厅、第二候车厅、集散厅、行包用房、辅助空间及交通空间等部分组成。二层建筑面积为705.85平方米，包含办公区（班组备品间、广播室、总务仓库、空调机房、资料室）、行包空间。三层建筑面积为705.85平方米，包含办公、机房、客运业务室等。

截至2017年6月6日，淮南站共有到发线7条（含正线2条），一个侧式站台、一个岛式站。其中1—2道为正线，3—7道为到发线。

淮南站日常高峰期客流为日均传送0.8万人次，尖峰时段客流集结量为0.21万人次。

2016年传送旅客253.9万人次，日均0.7万人，高峰期达1.6万人次。