[2]​ La estación fue construida por la compañía Compañía de los Ferrocarriles de Madrid a Zaragoza y Alicante (MZA) e inaugurada en 1895, año en que también entró en servicio ferrocarril Valladolid-Ariza.

El complejo ferroviario llegó a contar con numerosas instalaciones.

Los servicios ferroviarios pasaron a centralizarse en la estación de Campo Grande, quedando la histórica estación de MZA en una posición secundaria.

Actualmente el citado ferrocarril sólo continúa en servicio para dar servicio a la fábrica de automóviles de Renault.

En la actualidad Valladolid-La Esperanza cumple principalmente funciones logísticas y de clasificación.