Der Bahnhof ist eines von mehreren historischen Gebäuden in der Gemeinde Dettingen Teck. Am 28. September 1899 fand die Eröffnungsfeier der "Königlich Württembergischen Staatseisenbahn" mit dem württembergischen Monarchen König Wilhelm II. statt. Dem vor ging der Ausbau der Eisenbahnlinie Kirchheim/Oberlenningen. 1920 gehen die württembergische Staatsbahnen in das Eigentum des Deutschen Reiches über. Ab 1955 verkehrten Schienenbusse auf der Bahnstrecke zwischen Kirchheim Teck und Oberlennigen. Der Betrieb von Dampflokomotiven wurde 1962 durch die Diesellok ersetzt. Im Jahr 1976 endete der Betrieb von Stück- und Frachtgut und 1991 löste die Bahn den Fahrkartenschalter auf. Die Gemeinde Dettingen kaufte 1992 das Bahnhofsgebäude und begann mit den Aussenrenovierungsarbeiten. 1998 konnten die Vereine der Modelfluggruppe und der Landfrauen mit Hilfe der Gemeinde die Innenräume zu Vereinsräume ausbauen.
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