Con il completamento del viadotto di Culoz, la ferrovia poté finalmente congiungersi con la rete ferroviaria francese; di conseguenza da Chambéry si sarebbe potuto raggiungere via treno Lione e Ginevra.
Nel 1923, la stazione di Chambéry fu ribattezzata con la denominazione attuale, in onore della vicina località termale di Challes-les-Eaux.
Il 26 maggio la stazione fu uno dei principali obbiettivi del bombardamento americano che colpì Chambéry.
Fu rinnovata profondamente tra il 1985 ed il 1988 con l'aggiunta di una struttura in alluminio.
A partire dagli anni 2000, anche l'edificio del 1988 è diventato inadeguato a causa del traffico, in parte a causa dell'aumento del traffico giornaliero e delle vacanze invernali e in parte a causa del collegamento ferroviario transalpino tra Lione e Torino previsto nei prossimi decenni. Allo stesso tempo, è stata progettata la costruzione di un nuovo polo di interscambio multimodale.
I lavori sono iniziati nel 2014, con la demolizione degli edifici a sud, tra cui il vecchio buffet. Successivamente, nel luglio 2014 è stata costruita una nuova passerella pedonale e ciclabile sopra i binari e le banchine all'uscita sud della stazione, che è entrata in servizio nell'autunno 2015, per fornire un collegamento diretto tra la stazione e i quartieri a est di Chambéry. Lo storico fabbricato viaggiatori è stato demolito nell'inverno 2018 mentre i lavori di costruzione della nuova struttura si sono protratti fino all'autunno 2019.
Il nuovo nodo di scambio multimodale della stazione di Chambéry è stato inaugurato l'8 novembre 2019, alla presenza del nuovo presidente del consiglio di amministrazione della SNCF, Jean-Pierre Farandou e del presidente della regione Alvernia-Rodano-Alpi, Laurent Wauquiez.