La station de La Hulpe est mise en service le 26 août 1854 par la Grande compagnie du Luxembourg quelques jours après l'inauguration, le 12 août 1854, de la première section de Bruxelles-Luxembourg à La Hulpe de son chemin de fer de Bruxelles à Luxembourg.
La présence de la gare change rapidement le visage de l'ancien village forestier qui devient une cité dortoir pour les ouvriers des chantiers de Bruxelles. Ce phénomène pris encore plus d'importance après la mise en service, en 1870, des abonnements moins cher pour les ouvriers. Le chemin de fer permit également l'arrivée de familles aux revenus modestes qui recherchait des prix bas pour leur logement tout en continuant à travailler dans la grande ville.
La gare qui menaçait de tomber en ruine dès 1878, est reconstruite en 1886 par l'administration des chemins de fer de l'État suivant les plans de l'ingénieur Émile Robert.
Lors de la retraite allemande de 1944, la Wehrmacht fit sauter un train de munitions, pour qu'il ne tombe pas aux mains des alliés, sur l'une des voies, ce qui endommagea la gare et fit disparaître son auvent de fer.
En 1983 est mis en service un nouveau bâtiment à quelques dizaines de mètres de l'ancien qui est désaffecté.
Après sa fermeture en 1983, l'ancien bâtiment voyageurs n'avait plus d'utilité, si ce n'est la présence d'une cabine électrique dans l'aile droite. En 1995, la SNCB prévoit de la détruire mais finalement repousse l'échéance et propose à la commune de sauver ce « témoin de l'histoire hulpoise » en la reprenant pour un franc symbolique. L'accord prévoit également la recherche, par la commune, d'un investisseur prêt à la restaurer et à lui trouver une réaffectation contre une cession pour le même un franc symbolique et un bail emphytéotique. L'architecte conseil de la commune estime qu'il faut 14,7 millions de francs pour réhabiliter la structure du bâtiment et autant pour les aménagements permettant une nouvelle utilisation.
La commune, confiante pour la conservation du bâtiment voyageurs, engage l'aménagement de l'ancienne place de la gare et des ses abords avec notamment la création de nouvelles places de parking.
En 2003 les travaux de restauration ont débuté du fait d'un accord trouvé entre un investisseur, la commune et les chemins de fer. Son aspect extérieur type d'un bâtiment de l'administration des chemins de fer de l'État belge sera conservé. L'intérieur étant par contre totalement remanié pour pouvoir accueillir des commerces et une école de danse. Les chemins de fer ont accepté de déménager la cabine d'aiguillage en décembre 2003 alors qu'ils n'avaient prévus de le faire qu'en 2007.
Les travaux du RER ont également profondément marqué le quartier de la gare depuis 2010, avec la création d'un parking géant, l'élargissement des voies et surtout la destruction et reconstruction d'un nouveau pont au dessus des voies.
