Am 6. Oktober 1864 wurde die 30,13 km lange Strecke von Düren nach Euskirchen feierlich eröffnet. Es war der erste Bauabschnitt für eine Verbindung nach Trier. Die Rheinische Eisenbahn- Gesellschaft baute die Strecke zunächst eingleisig. Die Bahnhofsanlagen besaßen einen Güter- und Lokschuppen, Drehscheibe und fünf Stellwerke. Am 27. Juni 1865 folgte die 14,1 km lange Verbindung nach Mechernich und am 1. Oktober 1875 wurde die 30,07 km lange Strecke nach Kalscheuren über Libar eröffnet. Erst am 7. Juni 1880 eröffnete die 34,16 km lange Verbindung nach Bonn den Bahnbetrieb. Zehn Jahre später erfolgte der Bau einer Eisenbahnlinie nach Bad Münstereifel am 1. Oktober 1890. Damit war der Eisenbahnknoten Euskirchen entstanden. Das Empfangsgebäude, im spät- klassizistischen Stil errichtet, baute die Bahngesellschaft weit außerhalb der Stadt. 1944 zerstörte ein Bombenangriff den Bahnhof schwer. Ab 1950 wurde die Strecke Düren - Bonn erneuert, aber schon 1955 wurde diese Strecke zur eingleisigen Hauptbahn zurückgebaut. Das neue Empfangsgebäude wurde an der gleichen Stelle des alten Gebäudes 1954 errichtet. Die Schalterhalle wird durch die vorgezogene Gaststätte, dominiert. Die Fenster zeigen regionale Motive von Konrad Schäfer aus der Wirtschaft und Geschichte. 1973 erhielt der Bahnhof ein Zentralstellwerk. 1983 stellte die Deutsche Bundesbahn den Bahnverkehr nach Düren ein. 2008 begannen umfangreiche Sanierungsarbeiten, bei denen auch Teile des Empfangsgebäudes abgerissen wurden. Der Güterbahnhof wird heute immer noch betrieben.