Der Bahnhof Limburg (Lahn) wurde am 5. Juli 1862 eröffnet als Bestandteil der Lahntalbahn von Koblenz nach Wetzlar. 1870 folgte die Strecke nach Hadamar, die 1886 über Westerburg nach Hachenburg verlängert wurde und auch als Oberwesterwaldbahn bezeichnet wird. 1884 wurde die Unterwesterwaldbahn ab Staffel nach Montabaur-Siershahn-Engers in Betrieb genommen. Die Main-Lahn-Bahn nach Frankfurt war schon 1875 von Eschhofen bis Niederselters eröffnet worden, 1877 erfolgte die Weiterführung nach Frankfurt. Damit war Limburg zu einem wichtigen Bahnknoten geworden. Im Jahr 1862 wurde das Ausbesserungswerk als „Limburger Centralwerkstätte“ der Nassauischen Staatsbahn errichtet. Es wurde 2002 geschlossen und ist als Werkstadt Limburg zu einer Ladenpassage umgebaut worden. Bis 1888 verliefen die Westerwaldstrecken übrigens ab Staffel ziemlich geradlinig nach Limburg, bevor sie mit der Ausdehnung des Ausbesserungswerkes die heutige Führung über Diez Ost erhielten. Obwohl der Limburger Bahnhof erst 1986 mit der Strecke nach Frankfurt elektrifiziert wurde, war hier ein wichtiger Standort für Elektromobilität, da ab 1952 die Akkutriebwagen der Baureihe 517 (Limburger Zigarren) und 515 hier stationiert wurden. Diese waren vor allem auf der Lahntalbahn und den Strecken nach Wiesbaden im Einsatz, aber gelegentlich auch im Westerwald. Hier hat diese Technik ein Comeback erlebt, da die HLB seit Sommer 2025 drei Siemens Mireo-Zweisystemtriebwagen auf der RB 90 Siegen einsetzt, die mit Batterie ohne Fahrleitung bis Au/Sieg fahren und im Siegtal unter der Fahrleitung verkehren. Die Lahntalbahn war ab 1871 Bestandtteil der Kanonenbahn Berlin-Metz und wurde hierzu teilweise zweigleisig ausgebaut. Obwohl sie eine Fernstrecke ist, wurde sie wegen der zahlreichen Tunnel mit zu geringem Lichtraum bislang nicht elektrifiziert. Zeitweise gab es einen D-Zug von Gießen nach Paris sowie ein "Heckeneilzug" von Trier nach Westerland. Heckeneilzüge gab es auch von Frankfurt durch den Westerwald nach Köln bis 1989, die aber von Limburg nach Köln über 3 Stunden Fahrzeit benötigten. 2003 wurde die Hochgeschwindigkeitsstrecke Rhein-Main eröffnet mit einem Fernbahnhof Limburg-Süd ohne Verknüpfung zum Bahnhof Limburg. Seither kann Frankfurt in etwa 35 Minuten, Köln in etwa 50 Minuten erreicht werden. In den 1990er-Jahren wurde der Verkehr auf allen Strecken um Limburg zunehmend vertaktet und auf Dieseltriebwagen umgestellt, während die Fernzüge entfielen.