התחנה הוקמה על ידי העות'מאנים בשנת 1915 בזמן מלחמת העולם הראשונה. בעקבות ההוראה של ג'מאל פאשה לכבוש את תעלת סואץ מידי הבריטים נוצר הכרח לוגיסטי בשינוע כוחות ואספקה לדרום ארץ ישראל. היינריך מייסנר, מהנדס גרמני בשרות העות'מאנים, שינה את התוכנית המקורית של המסילה הארץ-ישראלית ובמקום שמסילת השומרון, שמוצאה מתחנת עפולה, תעבור דרך שכם ותגיע לירושלים החליט שמסילת השומרון לא תמשיך משכם לירושלים אלא תוסט מערבה ותסלל לאורכה של השפלה ומשם לנגב בואכה חצי האי סיני. נסלל מסעף ממסעודיה דרך הבקעה של נחל שכם לטולכרם תחנת המוצא של המסילה המזרחית. שרידים של הסוללה, עמודי קו הטלגרף שליוו אותה וכן מעברים על פני הנחל של מסלול הרכבת[3] נראו בבירור בשנים הראשונות לאחר מלחמת ששת הימים בשנת 1967.
התחנה נקראת בטעות תחנת הרכבת בסבסטיה אולם במפות מאותה התקופה ניתן לראות כי הייתה תחנה אחרת בשם סבסטיה סמוך לכניסה המזרחית ליישוב שבי שומרון של ימינו.
ניסיונות התנחלות בתחנה
לאחר מלחמת יום הכיפורים יזמה תנועת גוש אמונים הקמת גרעין התיישבות בשם "אלון מורה" אשר יתיישב קרוב לעיר שכם. משפחות חברי הגרעין, בתוספת תומכים רבים, ניסו לעלות לקרקע בתחנה ולהקים בה התנחלות שלוש פעמים. התחנה נבחרה מאחר שהייתה נטושה והקרקע במקום הוגדרה כקרקע ממשלתית. הניסיון הראשון נערך ב-25 ביולי 1974. קבוצה של 150 איש, הכוללת 35 משפחות ובתוכן 55 ילדים[4]. הקבוצה התארגנה בתל אפק (אנטיפטריס). משם יצאה בשיירה ארוכה של משאיות ומכוניות פרטיות והגיעה לתחנה בשעה 7 בערב. המתנחלים החלו לתקוע יתדות ולמתוח את גדרות תיל סביב התחנה, הקימו אוהלים אחדים ותקעו שלט המורה על שמו של היישוב שאותו רצו להקים במקום, "אלון מורה." בשעה 8 בערב, הגיעו למקום חברי הכנסת: מנחם בגין, אריק שרון, גאולה כהן, שמואל תמיר ואיתן לבני[5]. יום אחר כך, ב-26 ביולי 1974, החליטה ממשלת ישראל לפנות את הקבוצה, כדי למנוע התיישבות שאינה על פי אישור הממשלה. זאת מאחר שמדיניות הממשלה, הייתה שכל התיישבות צריכה להיעשות בהחלטת ממשלה[6]. על פי שיקולים מדיניים וביטחוניים, הן לגבי המקום והן לגבי העיתוי לגבי כל התיישבות. יום הפינוי נקבע ליום לאחר צום תשעה באב[7], אך הועלתה בקשה שיתפנו מרצונם[8][9]. המתנחלים פונו לבסוף באוטובוסים שהביא למקום צה"ל ללא אלימות[10]. ב-8 בינואר 1975 ערך "גרעין אלון-מורה" בתחנה טקס "שבע ברכות" לזוג צעירים חברי הגרעין, יהודה וחיה עציון, ועזב את המקום לאחר מספר שעות[11].
בלילה של ה-5 במרץ 1975 נעשה הניסיון השני של גרעין אלון מורה להתנחל במקום. המבצע הוכן במשך כשלושה שבועות, תחת מעטה כבד של חשאיות. יום קודם ליציאתם התכנסו המתנחלים במגדיאל, בביתו של אחד מחברי גוש אמונים. המכוניות רוכזו בפרדס. בשעה עשר וחצי הגיעה השיירה אל תחנת הרכבת, ועמה משאיות עמוסות במצרכי מזון, מקרר חשמלי, גנרטור וחלקי מבנה. מיד החלו בהקמת שני מבנים מודולריים ומבנה אבן, ועם בוקר ניצבו על המקום שני צריפים וחצי מבנה אבן[12]. הפעם סירבו חברי הגרעין להתפנות והתבצרו במבנה התחנה. כוחות צה"ל נכנסו למבנה ולאחר מאבק ממושך פינו את כולם בערב של ה-7 במרץ[13]. ב-19 במרץ שוב הגיעה קבוצה של 50 מתנחלים והתבצרה בתחנה, אך הם פונו מיד לאחר מאבק אלים[14].
בניסיון העלייה האחרון, ב-30 בנובמבר 1975, ארגן גוש אמונים כ-2,000 תומכים מכל רחבי הארץ שהצטרפו לחברי גרעין "אלון מורה". בניסיון זה וסירבו להתפנות והחלו עימותים עם כוחות צה"ל[15]. במשך 10 ימים התנהל איתם משא ומתן ושר הביטחון שמעון פרס הגיע למקום כדי לקדם פשרה[16]. לבסוף, הושגה פשרה והותר לקבוצה של 30 מתנחלים לעבור באופן זמני ל"מחנה קדום", מחנה צבאי ירדני לשעבר, שאותו החזיק צה"ל באותה עת, ליד כפר קדום[17][18]. בינואר 1976 החלו בהכשרת 200 דונם לטובת הקמת מחנה למתנחלים. המקום הפך אחר כך להתנחלות קדומים, שהייתה ההתנחלות הראשונה בשומרון[19][20]. חיים גורי, שהיה נוכח במקום כעיתונאי מטעם העיתון "דבר", הצטרף לניסיונות ההידברות עם המתנחלים[21]. המתנחלים פרסמו הודעה לפיה גורי הציע את הפשרה בשם השר ישראל גלילי (יושב ראש ועדת שרים לענייני התיישבות), אך ב-9 בדצמבר 1975 אמר שלא פעל מטעם גלילי. לדבריו, הפשרה נועדה למנוע עימות פיזי ופתרון זמני ולא כפי שהודיע "גוש אמונים", כאילו הפשרה הייתה אישור להקים התנחלות במחנה קדום[22][23].
בשנת 2016 עצר המנהל האזרחי את פעולות הבנייה, ולאחר כשנה הוצגה בתחנת הרכבת תערוכה שהציגה תמונות וסרטונים אודות ניסיונות ההתנחלות בתחנה, וכן שחזור של ההתנחלות של גרעין אלון מורה[24]. בשנת 2018 חודשה הבנייה הפלסטינית בסביבת התחנה. המועצה האזורית שומרון הגישה תוכניות לשימור האתר ולבניית "מוזיאון ההתיישבות" בתחנה[25].