明治32年至35年(1899至1902年)測量路線時，擬定設立湖日庄驛，但於明治38年(1905年)5月15日正式通車時改為烏日驛 ，民國70年曾因貨運（啤酒、中油油品等）業務鼎盛而升為二等站，但79年3月1日起又降為三等站，後因配合新烏日站啟用，自民國95年12月1日起由三等站降為簡易站，站內副線也陸續拆除。

　湖日庄於明治37年(1904年)改稱烏日，而烏日的由來其實是一個音誤，由於「湖日」的「湖」的台語與「烏」的發音相似，據說日人翻譯時，誤將「湖」譯成「烏」，在更改地名時便寫成「烏日」了。今日之烏日站係完成於民國59年8月31日，76年再完成了站內地下道，在未來將與高鐵共構之下，車站業務重心也將陸續轉移至南端新建的「新烏日站」。