日據時期為了運送木材，日本政府興建了二水到車程鐵路，集集支線鐵路於1922年通車，而集集車站剛好落於集集支線的中心點。西元1930年拆除了原車站並改建，興建的車站改採用檜木建材佔地共29.4坪。雖然集集車站在1999年所發生的九二一地震中嚴重傾倒，但整修過程中仍使用原相同建材，所以依然還是保留了老車站的風味。

集集支線是目前台鐵所僅存的三條客運支線，另外兩條支線為內灣線以及平溪線，集集線橫跨了彰化縣與南投縣，途中經過了二水、源泉、濁水、龍泉、集集、水里、車埕七個車站，也是南投縣內唯一鐵路。

集集火車站每當到了假日，車站廣場附近就擠滿了來這邊遊玩的人潮，車站門口成為了爭相拍照的地點，兩旁也有鐵道文物館及商圈可以參觀，但對小朋友來說，最吸引的應該是停放在鐵路文物館後方的老火車頭。

集集火車站興建歷史

1919年:為了運木材開始興建二水到車程鐵路
1922年:大正11年元月十五日通車集集支線鐵路通車,集集火車站為本支線中心點

1930年:2月2日利用當時楊梅站站房拆卸之建材修建成目前之規模，據其原始工
程紀錄，其站房構造為「木造平家切妻洋小屋」意指木構造、斜屋頂、
歐式衍架的一層樓建築，為全檜木建築，佔地29.4坪
1930年:集集成為香蕉外銷日本的集散中心，那幾年可以說是集集最風光的時候

1986年:鐵路局有意拆除集集線，經地方人士極力反對而免遭拆除之命運
1989年:民國78年11月1日改為簡易站，由濁水站管理。
1989年:民國78年12月10日，改由二水站管理。
1991年:民國80年9月1日改為招呼站。
1994年:集集鎮長林明溱致力於發展觀光事業，車站綠化，闢停車場，爭取戰車陳
列，使得集集火車站逐漸恢復生機。
1996年:民國85年8月3日起集集站由集集鎮公所代管並派員代售車票。
1999年:民國88年9月21日清晨1時47分，發生七．三的強烈地震，火車站嚴重傾倒。

集集站之修復工程經媒體披露後，引起外界之熱烈迴響。首先由聯合報系
、中視公司、中廣公司所聯合發起之「鳳凰基金計畫」，率先捐款伍佰萬
元，作為重建經費。惟經核算所需經費，需貳仟餘萬元，其不足之數，後
經新企公司董事長葉宏清慷摡解囊補足，並以「實體捐贈」的方式復建。

2000年:民國89年01月06日催生環鎮小火車。
2000年:民國89年09月20日站房主體工程開工。
2001年:民國90年05月15日站房主體工程竣工。
2001年:民國90年10月15日週邊工程開工。
2001年:民國90年01月21日:集集支線震後復駛
2002年:民國91年01月15日週邊工程竣工。
2002年:民國91年02月07日舉行復建竣工啟用典禮。