Die 62,3 km lange Bahnstrecke von Nuttlar (heute Abzwg. Bestwig-Nuttlar) nach Frankenberg wurden in zwei Teilstücken eröffnet. Auf dem ersten Teilstück von Nuttlar (Westf) nach Steinhelle begann der Bahnverkehr am 1. Mai 1902. Das zweite Teilstück nach Winterberg ging am 1. Oktober 1906 in Betrieb. Die Gesamtstrecke wurde offiziell am 1. Dezember 1908 eröffnet. Das Empfangsgebäude wurde 1906 eröffnet. Der Bahnhof wurde hauptsächlich für den Fremdenverkehr gebaut. 1907 gründete sich der Skiklub Winterberg. Im ersten Winter konnten die Hotels den Besucherstrom nicht bewältigen. 1908 zählte die Bahn 5.000 Besucher, die zu einem Skifest kamen. Der Zugverkehr nahm ständig zu. Im Winter 1977 beförderten 107 Sonderzüge die Besucher nach Winterberg. Am 28. Mai 1967 wurde der Personenverkehr nach Hallenberg eingestellt. Der Güterverkehr im Mai 1992. Die Deutsche Bahn AG baute 2014 den Bahnhofsbereich komplett um. Dabei wurde das alte Empfangsgebäude abgerissen. Es entstand ein moderner Kopfbahnhof mit DB Pluspunkt.