La gare de Quillan entre en fonction le 1er juillet 1878, après l'achèvement du tronçon entre Limoux et Quillan. La ligne Carcassonne-Quillan avait été déclarée d'utilité publique dès 1864. Sa réalisation en 1878 permet de relier les deux villes en 1 h30.
La compagnie des chemins de fer du Midi construit la gare de voyageurs en 1881, ainsi que la lampisterie, la halle aux marchandises, la remise des machines ainsi que deux maisons. Les cabinets d'aisance viennent compléter ces installations en 1887 (Marcel, 2012 p. 454).
La gare possédait une annexe traction pour le relais des locomotives. Une remise à deux voies et un pont tournant constituaient cette annexe implantée une centaine de mètres au sud-ouest de la gare. La voie particulière la reliant au réseau a disparue d'après les photographies aériennes autour de 1970.
En 1904, le trajet jusqu'à Carcassonne nécessite 2 h car la vitesse des trains est limitée à 25-30 km/h pour pouvoir également charger et tracter des wagons de marchandises.
En 1904, la gare de Quillan devient le point de départ de la ligne desservant Saint-Paul-de-Fenouillet, prolongeant ainsi la ligne provenant de Rivesaltes qui fonctionnait depuis 1901.
La gare de Quillan a été très fréquentée par les touristes car c'était une porte d'entrée dans la haute vallée de l'Aude. Elle a aussi servie pour l'activité industrielle de la ville.
La ligne Carcassonne-Quillan est remplacée par des bus pendant la seconde Guerre Mondiale mais ré-ouvre en 1946. En 2015, le bâtiment voyageur est fermé au public.
En direction de Rivesaltes, la section Quillan-Axat avait fermé pour sa part en 1956.
La halle marchandise a été transformée au tournant des années 2000 en salle publique.
