[3] En 1877 entró en servicio un ramal ferroviario que partía desde la estación de Vadollano y llegaba hasta el centro de Linares, enlazando esta ciudad con la línea Manzanares-Córdoba.
La nueva situación le concedió una gran importancia a la estación, que llegó a disponer de importantes instalaciones ferroviarias: edificio de viajeros, muelle de carga para mercancías, una rotonda giratoria, cocheras para locomotoras, talleres, viviendas, etc. A comienzos del siglo XX se llegó a plantear la construcción de un ferrocarril entre Vadollano y Chinchilla,[6] si bien el proyecto nunca se materializaría.
La estación se mantuvo operativa hasta 1985, cuando fue cerrada al público y dejó de prestar servicios.
El ramal Vadollano-Linares también sería clausurado al tráfico por aquellas fechas, lo que redujo aún más la importancia de Vadollano.
La estación tuvo la consideración de bifurcación entre la línea Mananzares-Córdoba y el ramal Linares-Vadollano, que enlazaba con el ferrocarril principal.