Mit der Stichstrecke von Letmathe nach Iserlohn am 31. März 1864 eröffnete die Bergisch-Märkische Eisenbahn-Gesellschaft den Betrieb. Die Strecke verband Iserlohn mit der schon in Betrieb befindlichen Rhein- Ruhr-Strecke. Die Bahnstrecke von Fröndenberg nach Iserlohn wurde in mehreren Etappen gebaut. Die Gesamtstrecke eröffnete am 15. Juni 1885. Der Kopfbahnhof mit Empfangsgebäude wurde am gleichen Tag eröffnet. 1966 wurde ein neues Empfangsgebäude auf dem Platz des Stationsgebäudes von 1864 eröffnet. Das Gebäude hatte neben der verglasten Schalterhalle einen Gaststättenanbau. Die Grösse des Stationsgebäudes war sehr ungewöhnlich für die 1960er Jahre. Der Personenverkehr von Menden (Sauerland) nach Iserlohn wurde im Mai 1989 stillgelegt. Später wurden die Gleise zurückgebaut. Das aus den 1960er Jahren stammende Stationsgebäude wurde abgerissen und 2008 mit einem neuen Gebäude von einem privaten Investor ersetzt. Das Gebäude wird als Stadtbahnhof bezeichnet. Im Zuge dieser Umbaumaßnahmen erneuerte man den Bahnhofsvorplatz und die Bahnsteiganlagen. Im Gebäude befinden sich im Untergeschoss eine Schalterhalle und Gastronomiebetriebe. Im Obergeschoss befindet sich die Volkshochschule.