1905年日俄戰爭結束後，日本取得原中東鐵路的南部支線（即南滿鐵路），俄國以56萬盧布保留中長鐵路寬城子站的所有權，日本利用此款在距寬城子站的2公里外修築臨時長春站^[3]。1907年，日本在長春市頭道溝與二道溝之間收購併設立了面積5.6平方公里「滿鐵附屬地」，並在寬城子車站南面建成臨時的長春停車場。臨時車站於1907年8月建成，自9月1日起與東清鐵路南滿支線北段相連，辦理客運。與此同時，日方又在位於長春站現址處購置土地興建正式車站及滿鐵附屬地。正式站於1907年11月3日開設貨運業務；12月1日窄軌的南滿鐵路（1908年改為標準軌）開通，長春站開辦客運業務^[3]。車站當時稱為「長春停車場」，是一座盡頭式車站，同時原臨時車站更名西寬城子停車場^[4]。

1909年2月23日，日屬南滿長春車站與俄屬中東鐵路寬城子車站的聯絡線建成通車，西寬城子停車場同時被撤銷。1912年10月22日准軌吉長鐵路通車，在日屬滿鐵長春站東側設吉長鐵路長春站（現長春東站），車站亦建成通往該站的聯絡線。為避免與中國運營的吉長鐵路混淆，當時當地居民多以「日本站」稱呼本站^[4]。

1913年3月，由滿鐵投資32萬元，面積4000平方米的長春站大樓動工興建^[3]，1914年5月竣工。設計者為青木菊治郎和平澤儀平。其前有一個站前圓形廣場，直徑100間（182米，1間=1.816米）。至1914年，長春站總占地面積為90.82萬平方米，站內設專用線15條。1919年6月，車站建成連接1、2站台間、長43.2米的地下通道^[4]。

1921年長春停車場更名長春站^[5]。

1932年11月1日，長春站改稱新京站。1935年3月，蘇聯把中東鐵路全部出售給南滿洲鐵道，3月23日滿鐵接管了寬城子車站。同年8月31日，滿鐵將長春至哈爾濱區間的鐵路改軌，哈爾濱至大連之間可以直接通車。1935年10月底，長春站內的三、四站台的地下通道完工；11月1日，長白鐵路正式通車，長春站從此成為四個方向的鐵路交叉點。同年12月，車站西道口立交橋完工^[5][4]。

1945年日本戰敗，滿洲國覆滅，新京站復更名為長春站。

1958年到1960年長春站曾進行過進行了擴建改造工程^[6]。

長春站於1975年到1976年期間對下行車場了進行改建工程，1981年又新建第二條旅客地下通道；1985年，延長了二、三站台和站前6、8、9三條客車到發線。1986年車站在上行調車場安裝了減速頂，同時新建貨運零擔中轉貨場^[6]。