Der Bahnhof Neugraben wurde am 1. April 1881 von der Unterelbeschen Eisenbahn-Gesellschafteröffnet. Er liegt an der 103,6 km langen Niederelbebahn, die von Hamburg-Harburg nach Cuxhaven führt. Die Gesamtstrecke wurde am 11. November 1881 dem Verkehr übergeben. Das Empfangsgebäude war ein Backsteinbau, der im Laufe der Jahre mehrere Anbauten erhielt.In den 1930er Jahren wurde die Hamburger S-Bahn bis nach Hamburg-Neugraben verlängert.In den 1980er Jahren wurde das Empfangsgebäude durch das heutige, moderne Gebäude ersetzt.