Am 15. September 1879 wurde die 57,27 km lange Eisenbahnverbindung der Wuppertaler Nordbahn von Düsseldorf-Derendorf-Blockstelle bis nach Dortmund Süd von der Rheinischen Eisenbahn-Gesellschaft eröffnet. Der Bahnhof hieß damals Sonnborn RhE. Er wurde dann 1890 in Elberfeld-Varresbeck umbenannt. 1896 entstand der Verschiebebahnhof mit seinen umfangreichen Gleisanlagen. Er wurde von vier Stellwerken gesteuert. 1950 änderte die Deutsche Bundesbahn den Bahnhofsnamen in Wuppertal-Varresbeck. Am 27. September 1991 stellte man den Betrieb auf der gesamten Strecke ein. 2010 wurde das Stationsgebäude an eine Privatperson verkauft, die die Gebäude denkmalgerecht sanierte. Auf dem Grundstück befindet sich außerdem ein Kleinlokschuppen nebst Gleisschmiede, die ebenfalls restauriert wurden. Bei den Bauarbeiten entdeckte man zahlreiche Versandscheine für Milch und leere Milchgefäße der Preußisch-Hessischen Staatseisenbahn. Das bis heute erhaltene erste Empfangsgebäude aus Fachwerk mit Schieferverkleidung steht seit 1992 unter Denkmalschutz.