门头沟火车站位于门头沟区龙泉镇河滩,临近野溪站与三家店站。
1906年,詹天佑修建京门铁路来作为京张铁路的辅助铁路(将门头沟站的煤炭运抵西直门,供京张铁路蒸汽机车燃料之用),门头沟站故此建站。
1939年以前,门头沟站是京门铁路的终端。
1939年日本占领期间,修筑了门头沟至木城涧区间。
门头沟站西实际还有一条支线,作为门头沟矿的专用线,2010年前后拆除。门头沟站在20世纪初十分繁忙,是京西的运煤大站,运营每天4趟的京门小票车,北京南(三家店)-木城涧,车次57001/4、57002/3。
但随着门头沟煤炭资源的枯竭,车站开始淡出人们的视野,小票车也已取消。现为京津冀货物快运办理站(三家店营业部),仅办理货物发到。