Am 15. Mai 1871 erreichte die Eisenbahn in Form der durch die Hessische Ludwigsbahn gebauten Odenwaldbahn erstmals Reinheim. Der Bahnhof lag damals noch am Rand der Stadt, gehörte aber bereits zu den größeren Bahnhöfen auf der Odenwaldbahn.

Die erste größere Veränderung für den Bahnhof Reinheim kam 1896. Bereits 1887 hatte von Westen her die Gersprenztalbahn, im Volksmund „Odenwälder Lieschen“ genannt, den Bahnhof Reinheim von Reichelsheim über Groß-Bieberau erreicht. Dies hatte jedoch noch keinen größeren Ausbau des Bahnhofs zur Folge gehabt, da die Betriebsanlagen der Gersprenztalbahn in Reichelsheim angelegt worden waren. Erst die geplante Verstaatlichung der Hessischen Ludwigsbahn durch Preußen und Hessen und der geplante Bau der Rodgaubahn von Offenbach über Groß-Zimmern nach Reinheim, nahmen Preußen und Hessen zum Anlass den Bahnhof Reinheim dem gesteigerten Verkehr anzupassen und den Betrieb zu modernisieren und zu rationalisieren.

Anfang der 1930er Jahre hatte der Bahnhof Reinheim seine größte Ausdehnung erreicht und beschäftigte noch bis in die 1950er Jahre bis zu 25 Mitarbeiter. Das Hauptverkehrsaufkommen waren vor allem Pendler nach Offenbach und Frankfurt im Personenverkehr, sowie größere Mengen Schotter aus Bieberau, landwirtschaftliche Güter im Allgemeinen und im Herbst Zuckerrübentransporte im Besonderen. Auch der Stückgutverkehr spielte noch eine große Rolle. 1970 wurde deshalb der alte Güterschuppen abgerissen und durch einen Neubau ersetzt.

Durch das beginnende Wirtschaftswunder und dem steigenden Wohlstand der allgemeinen Bevölkerung stieg ab den 1950er Jahren der Individualverkehr, gleichzeitig nahm der Pendlerverkehr stetig ab und es stiegen die Personalkosten. Am 26.Mai 1963 wurde schließlich der Personenverkehr auf der Gersprenztalbahn aufgegeben und durch Busse ersetzt. Ein Jahr später wurde die Strecke von Reichelsheim bis Groß-Bieberau zurückgebaut. Noch ein Jahr später, am 28. Mai 1965, wurde auf der Rodgaubahn der gesamte Betrieb zwischen Reinheim und Groß Zimmern eingestellt. Im Bahnhof Reinheim wurden daraufhin bis 1967 alle nicht mehr benötigten Gleise abgebaut. Die 1970er Jahre auf der Odenwaldbahn waren vor allem von Modernisierungsmaßnahmen in die Infrastruktur geprägt, denn trotz aller Rückbaumaßnahmen wurden weiterhin große Mengen Schotter von Groß-Bieberau und im Herbst größere Mengen Zuckerrüben transportiert. Darüber hinaus sorgte der Baustoffhandel, welcher ab 1971 über ein eigenes Anschlussgleis verfügte, ebenfalls für große Gütermengen.

Bis zur Privatisierung der Deutschen Bundesbahn zur Deutschen Bahn AG im Jahre 1994 schrumpfte der Bahnhof Reinheim immer weiter zusammen: Bereits 1983 war er als eigenständige Dienststelle geschlossen worden und gehörte von da an zu Darmstadt. Am 31.12.2001 wurde der gesamte Güterverkehr auf der Odenwaldbahn endgültig eingestellt. Von 2005 bis 2007 wurde die Odenwaldbahn schließlich umfassend modernisiert: Alte Stationen wurden wieder in Betrieb genommen und die Infrastruktur der neuen Aufgabe angepasst. Auch die alte Technik im Stellwerk in Reinheim musste nun ihre Aufgabe an ein neues elektronisches Stellwerk (ESTW) abgeben. Es ging am 22.10.2007 in Wiebelsbach in Betrieb und steuert seither den Verkehr auf der gesamten Odenwaldbahn. Am 13.10.2007 gingen im Stellwerk „Rf“ in Reinheim nach 111 Jahren die Lichter für immer aus.