זוהי תחנת הרכבת הראשונה בישראל המשרתת שתי מסילות נפרדות – שני הרציפים המשרתים את מסילת החוף של רכבת ישראל שוכנים בצמוד לסינמול ורציף אחד המשרת את מסילת העמק שוכן על גשר הממוקם מעל מרכזית המפרץ. כמו כן, זוהי תחנת הרכבת ראשונה בישראל שנבנתה ביוזמתו של משקיע פרטי ובמימון חלקי שלו.
התחנה הוקמה בשנת 2001 על ידי רכבת ישראל ובמימונם של יזמים פרטיים - יזמי קניון לב המפרץ, החברות א. דורי, שופרסל ואמפל. היא נקראה "תחנת הרכבת לב המפרץ" על שם הקניון הסמוך לה, "לב המפרץ" (שכעבור שנים, הוסב שמו ל"סינמול"). בעלי השליטה ומתכנניה התבקשו לעצב את מעבר הנוסעים כך שיעבור בתוך הקניון. זוהי התחנה הראשונה שהוקמה בשיטה זאת ובעקבותיה נבנתה בשיטה דומה התחנה הסמוכה, תחנת הרכבת חוצות המפרץ. תחנת "לב המפרץ" החלה לפעול ב-6 בספטמבר 2001[1].
בשנת 2002 נפתחה "מרכזית המפרץ" במבנה זמני הסמוך לתחנת הרכבת. מהמבנה החדש יצאו קווי האוטובוס לכל חלקי הארץ, והחליפו את תחנת התחנה המרכזית בבת גלים. הסמיכות לתחנה הגבירה את תנועת הנוסעים בתחנת הרכבת.
ב-16 ביולי2006, בעיצומה של מלחמת לבנון השנייה, שותקה תנועת הרכבות לתחנה לאחר שטיל קטיושה פגע במוסכי הרכבת במרכז חיפה והרג שמונה מעובדי רכבת ישראל. רק ב-14 באוגוסט (תום המלחמה), חודשה תנועת הרכבות לתחנה וממנה.
כחלק מהקמת מסילת העמק תוכננה הקמת תחנה חדשה במתחם מרכזית המפרץ, אשר תחילה יועד לה השם "לב המפרץ מזרח". עקב עיכוב בבניית התחנה, תחנה זו לא הייתה מוכנה לתאריך הפתיחה המקורי בשנת 2016. לבסוף, ב-3 ביולי2018, כאשר הושלמה הבנייה, היא נפתחה כחלק מתחנת הרכבת מרכזית המפרץ, כרציף חדש המשרת את מסילת העמק "מרכזית המפרץ – קו העמק". באותה עת הוחלף השילוט בתחנה המקורית מ"לב המפרץ" ל"מרכזית המפרץ - קו החוף", ושמה של התחנה על שתי מסילותיה שונה ל"מרכזית המפרץ" (בדומה לשם מסוף האוטובוסים הסמוך).
מבנה התחנה
בתחנה עוברות שלוש מסילות – שתי מסילות כחלק ממסילת החוף ומסילה בודדת כחלק ממסילת העמק.
בתחנה שני רציפי צד המחוברים ביניהם באמצעות מעבר עילי. ניתן להיכנס ולצאת מן התחנה דרך המעבר העילי, המחובר לאולם נוסעים קטן שנמצא בתוך מרכז הקניות. במעבר זה על הולכי רגל לעבור דרך הקניון. בסוף שנת 2016 נפתחה בקצה הדרומי של רציף 1 יציאה נוספת מהתחנה, המגיעה ישירות למסוף האוטובוסים מרכזית המפרץ. בשנת 2018 הוקם גשר הולכי רגל נוסף מתוך מרכז הקניות ישירות אל מרכז התחבורה המשודרג מרכזית המפרץ.
בסוף 2017 החל פרויקט של רכבת ישראל לשדרוג תחנת הרכבת, במסגרתו הוארכו רציפי הרכבת בתחנת קו החוף לאורך של 373 מטרים. בנוסף נבנה גשר הולכי רגל באורך 60 מטרים המקשר את רציפי קו החוף לרציפי העמק. במסגרת שדרוג התחנה נבנו גם דרגנועים המובילים מהגשר לרציפים, חדרים טכניים וכן בוצעה הכנה לחשמול עתידי של קו הרכבת.