清代建鐵路時，資訊尚不發達，艋舺地區的紳民結合龍山寺的在地勢力，阻止了火車行經艋舺。他們除了不認為火車的行經會促使地方繁榮外，當時火車還被迷信的民眾稱之為「黑色妖馬」，而且地方民眾也認為「黑色妖馬」行經艋舺會破壞了當地的風水，故極力阻撓鐵路的興建，迫使路線改經大稻埕，這也造成清代鐵路路線迂迴的原因。 　

　日據時期鐵道部興建台北至桃仔園的新改良線時，還是將路線之規劃經過了艋舺地區。明治34年(1901年)8月25日，艋舺驛開始營運，當時車站位於今日站址以北900公尺處(於今日桂林路與中華路口處)，大正7年(1918年)5月1日遷往現址繼續營業，大正9年(1920年)地名更改為萬華，同年10月1日站名更改為萬華停車場。由於旅客及列車班次不斷增加，鐵道部分別於昭和9年(1934年)將萬華-板橋間路線擴建為雙軌化；昭和10年(1935年)時再度完成了萬華-台北間路線。

　艋舺驛站房係完工於大正7年(1918年)4月14日，為一座日本風格極濃的建築，它的構造是一樓磚造，二樓為木造「唐破風」式建築，外觀有急斜式的瓦造屋頂，配上橢圓形的窗戶，玄關處則有著唐式風格的入口，外觀看起來彷彿是張嘟著嘴的臉譜似的，當時類似型態的站房還有宜蘭及彰化驛等。可惜的是民國75年8月因站房老舊而被拆除改建，曾是台鐵最後一座「唐破風」式建築的萬華車站，就這樣消失在台灣的鐵路裡。

　萬華站於民國68年10月起，曾代售台北起站之各級對號列車之車票，以分散台北站之購票人潮，此業務後來於72年7月20日起停止，而「老殘」區段票也僅為萬華後站電腦化前獨有之車票。為配合台北至萬華間鐵路地下化工程，民國77年9月19日前站新站房完工及實施電腦連線售票，78年9月2日台北至萬華間鐵路地下化工程竣工通車，79年8月19日後站站房重建完成。新站房造型幾乎與台東新站完全一樣，為配合「萬板專案」工程之進行，85年時尚新的前站站房，在用不到10年的情況下又被拆除了，之後便遷入臨時車站繼續營業。

　萬華臨時站進、出站的路線也很特別，往前站要走天橋，要到後站卻要走地下道，88年7月21日北隧道以及萬華新站落成啟用，新站改為無後站而位置也後退且右轉了45度，並分為東(入口及售票大廳)及西(出口及行李房)兩個站房 。

　萬華站房上方空間規劃發展為「萬華雙子星BOT案」，於民國103年10月動工興建，東棟大樓於105年12月9日完工啟用，3樓-11樓由台北市政府第二行政中心進駐使用，12樓-16樓由餐飲業進駐營運使用，西棟大樓於106年2月8日完工啟用，由旅館業進駐營運使用。

　大正10年(1921年)年1月22日由「台北鐵道株式會社」所興建的私營鐵路開始營運。營運初期，由台北鐵道株式會社自己所設立的萬華站分岐至公館，同年3月25日再延伸至新店。民國38年6月1日新店線由台鐵收購營運，由私鐵所設立的簡陋萬華站站房也被充當為萬華後站使用，當時新店線共設有萬華、螢橋、古亭町(今古亭)、水源地、公館、十五份(今萬隆)、景美、大坪林、七張及新店等十站。當時公路尚不發達，新店線是早期台北民眾前往前往前往新店遊覽的主要交通工具，因此萬華站肩負著轉運、銜接旅客往來兩條鐵道的重任。民國54年3月25日新店線因為拓寬汀州路及北新公路而停駛，萬華站自此便開始沒落。

　萬華站貨運業務非常繁忙，至今仍是台北地區唯一辦理貨運行包以及托運業務的一站。光復初期，台北市消費之蔬菜均用火車運至本站，再轉運至中央批發市場發售，所以整車及零擔貨運特別繁多。故在新店線停駛後，專辦貨運的堀江側線仍然保留，繼續辦理整車貨運，直到民國69年11月28日因為台北市政府拓寬汀州路才停辦拆除。