1900年（明治33年），台湾总督府完成台南至高雄间的铁路铺设，同年11月29日通车。路线通车後，构建单位於现址西方380公尺处设置「阿公店驿」。阿公店即为清代冈山地名之旧称。1920年（大正9年），台湾总督府实施行政区划新制，阿公店地名变更为冈山，阿公店驿亦改名为冈山驿。台湾光复後，再将冈山驿更名为冈山车站，而沿称至今。
在站体沿革方面，旧站兴建於1923年，後因业务需要，分别於1925年、1941年（昭和16年）及1944年扩建三次。旧冈山车站面积102坪，属木造站房，直至1993年新站落成前，提供冈山镇的铁道运输功能。
1966年，铁路局拟以旧站为主体，重修成面积数倍的新站，惟该计画遭政府否决。在新市政规划下，政府於旧车站东方380公尺处设置新站。但因土地徵收等因素，延宕至1985年方动工，1993年才顺利完工。完工同时，所有铁路运输业务从旧站移转至新站，旧车站则拟设置文化园区，但尚未完工，木造旧站就於1995年焚毁殆尽。
冈山车站今为平面车站，拥有两岛式月台，车站邻近冈山区公所、国军814医院、空军军官学校、冈山高中及冈山农工。因邻近市中心，车站出入人数呈现成长趋势，以2005年为例，客运人数达1,387,608人。冈山车站为冈山与高雄市区的交通枢纽，也规划了捷运车站站体来增加运能，建有捷运南冈山站。
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