La station de Saint-Michel est officiellement mise en service le 5 mai 1843 par la Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans (PO), lorsqu'elle ouvre à l'exploitation les 102 kilomètres de sa ligne de Juvisy (Paris) à Orléans.
En 1858, la station « Saint-Michel » située à 29 kilomètres de la gare de départ, entre les stations de Épinay-sur-Orge et de Brétigny, dessert un village de 1 700 habitants. Dix ans plus tard, en 1868, Adolphe Joanne fait de nouveau figurer la station dans l'un de ses guides. La huitième station, Saint-Michel, est située à 5 kilomètres de la précédente, Épinay, et à 29 km de Paris, dessert un village de 611 habitants. Elle dispose de vastes ateliers de la Compagnie du PO et des omnibus assurent des correspondances pour Marcoussis et Montlhéry.
En 2022, selon les estimations de la SNCF, la fréquentation annuelle de la gare est de 2 863 633 voyageurs.