En 1839, à l'initiative de Nicolas Koechlin, la ligne Mulhouse - Thann est ouverte. La station provisoire est remplacée en 1842 par une véritable gare qui restera en fonction jusqu'en 1932. Le bâtiment actuel est construit entre 1928 et 1932 par les architectes Charles Schulé et Albert Doll. Bombardée durant la Seconde Guerre Mondiale, elle n'est restaurée qu'en 1955 avec une façade simplifiée.