El sitio de la estación era originalmente sólo una parada de la línea que iba hacia el oeste con destino a Córdoba, manejada por la compañía Ferrocarril Central Córdoba.
Se construyó en 1917 con el nombre km 302 (esto es, kilómetro 302 contando desde Buenos Aires).
La Estación Rosario Oeste fue saqueada y algunas instalaciones quemadas, las que posteriormente fueron reconstruidas.
Desde entonces no corren trenes de pasajeros, y tampoco ha habido iniciativas o proyectos serios para reactivarlos.
En 2006, la municipalidad anunció que el terreno de la Estación Rosario Oeste sería una alternativa razonable para construir la estación terminal del tren de alta velocidad entre Buenos Aires, Rosario y Córdoba, ya que sería "accesible y presentaba bajo impacto urbanístico".