Am 13. Oktober 1856 erteilte die Preußische Regierung die Konzession zum Bau der Strecke Hagen - Siegen der Bergisch Märkischen Eisenbahn- Gesellschaft. Am 21. März 1859 fuhr offiziell die erste Eisenbahn erstmals in Hohenlimburg auf dem 20,95 km langen Teilstück von Hagen über Hohenlimburg nach Letmathe. Die Strecke wurde zunächst eingleisig gebaut. 1872 verlegte man das zweite Streckengleis. Im Jahr 1900 eröffnete die Hohenlimburger Kleinbahn ihre 3,3km lange Strecke von Hohenlimburg Übernahmebahnhof nach Hobrächerweg. Die Bahn wurde überwiegend für den Güterverkehr benutzt. Die Kleinbahn verfügte über 40 Gleisanschlüsse zu Industriebetrieben. Ende 1983 wurde der Betrieb eingestellt. Seit 1973 gehört Hohenlimburg zur Stadt Hagen. 2011 wurde der Bahnhofsbereich komplett umgestaltet. Das seit 1859 bestehende Empfangsgebäude riss man infolgedessen ab. Es wurde ein neuer, barrierefreier Bahnsteig gebaut. Dieser neue Bahnhof wurde am 24. August 2012 eröffnet.