石围火车站原为广三铁路的起点车站，选址设在珠江交。叉口东南岸的原芳村石围塘，由美国合兴公司于1901年11月动工兴建，1903年9月建成投入使用。建成初期车站只提供客运，不办理货物托运，由于石围塘与城区之间没有桥，进出的旅客只能沿着车站遮阳避雨的雨棚直接走进码头，摆渡过江。抗日战争爆发后，工人们为防日军利用铁路，连夜施工将石围塘站至佛山站的双轨拆去一轨；佛山站至三水站的路轨则全段拆除，战后始重新铺设，于民国35年（1946年）9月全线恢复通车。而在国共内战期间，石围塘站也开展了护厂护路的斗争，一些工人还将渡江轮船的机器拆掉，阻止国民党军队外逃。

中华人民共和国成立后，广三铁路成为连接广州与佛山的唯一陆路通道，石围塘火车站的客运业务日趋发达。逢春节期间每天最可有44趟车往来，客流量最高时一天近8万人次，车站营业时间从每天早上5时30分的首班车至晚上9时30分的末班车止。1955年起，石围塘火车站开始兼营货运。1960年，公路、铁路两用的桥梁珠江大桥建成通车，广三铁路的起点延至大沙头火车站，石围塘站则由主要的铁路客运站逐渐转型至货运站，1992年3月，该站停止办理客运业务。

目前石围塘火车站仍保留货运业务，日均到达380车，最高记录600车；日均发送100车、最高记录140车，为广州铁路集团下属的主要货运站场现存的石围塘站场已历经多次改建，为数甚多的旧建筑物已不复存在，标志性的蒸汽机车水塔也于2002年被拆除。而孙中山下令在石围搪广场建造的纪念被陈炯明杀害的广三铁路局局长夏仲民的铜像也已被毁。该站只完整地留下几处百年建筑物：80米长顶部配有钢架鱼骨顶棚的站台、有道岔信号灯和终点警示牌的调转车头的铁轨、建于1922年的当时该站处长的住处以及当时局长的居住地广三铁路别墅“八角楼”。