1883 eröffnete die Bahnstation, welche aber erst 1892 ihre heutige Form annahm, indem das noch heute stehende gelbe Bahnhofsgebäude errichtet wurde. Der Bahnhofsvorsteher bewohnte das obere Geschoss. Im Erdgeschoss befanden sich die Diensträume.
Genutzt wurde die Bahnverbindung von vielen Berlinern, welche sich gerade in den Sommermonaten, da Lichtenrade durch die schöne Natur aus Wäldern und Feldern überzeugte, hier erholen wollten.
Die „Königliche Militäreisenbahn“ hatte zusätzlich zum Gleis der Dresdener Bahn ein eigenes Gleis bauen lassen, auf dem anschließend Militärzüge zwischen Marienfelde und Zossen fuhren. Ab 1901 wurde dieses Gleis auch als Versuchsstrecke für Hochgeschwindigkeitszüge von den Firmen Siemens und AEG genutzt.
1939 bis 1961 verkehrte die S-Bahn hier zwischen Priesterweg und Mahlow, später bis nach Rangsdorf. Mit dem Mauerbau, 1961, wurde der S-Bahnverkehr hier unterbrochen und der Bahnhof Lichtenrade wurde zum Endbahnhof.
Nach dem Fall der Mauer wurde die Lücke wieder geschlossen. Seit 1992 gibt es wieder einen durchgehenden S-Bahn-Verkehr bis nach Blankenfelde.