Изначально железной дороги через купеческий Ефремов проводить не планировалось, однако, после долгой изнурительной борьбы ефремовцам все же удалось добиться того, что Ряжско-Вяземская железная дорога, открытая 15 декабря 1874 г., прошла через город. Немалую положительную роль в решении этого вопроса сыграл уездный предводитель дворян, ефремовский, богородицкий и епифанский помещик князь Д. Д. Оболенский. По другой версии изменение направления железной дороги произошло после серьезной взятки от богатых купцов-хлебопромышленников, нуждавшихся в увеличении объемов перевозки зерна.
Планировалось, что железная дорога пройдет до Воронежа, но этим планам так и не суждено было сбыться. Дорога была посторена до Ельца.
В Ефремове также была спроектирована станция 2-го класса. Все работы по сооружению Ряжско-Вяземской дороги на протяжении 570 верст закончены были за 2,5 года.

Станция начинает перестраиваться в 1931 году, когда в Ефремове стартует строительство завода СК, прокладывается вторая колея железной дороги, строится новый вокзал барачного типа из дерева.

В 1954 году на его месте строят типовой двухэтажный вокзал, здание которого сохранилось до сегодняшнего времени.

Сейчас на станции Ефремов две низкие платформы островного типа, переход к ним от здания вокзала осуществляется по пешеходному мосту. Станция грузового типа, по станции осуществляется движение пригородных поездов и поездов дальнего следования.
22 октября 2010 года, в день 140-летия Нобелевского лауреата, Ивана Алексеевича Бунина, был открыт памятник писателю, мать которого жила и похоронена в Ефремове. В интерьере вокзала присутствуют памятные рельефы с изображением великих земляков-писателей: Льва Николаевича Толстого и Ивана Сергеевича Тургенева.

В 2011 году вокзалу станции Ефремов присвоено звание «Предприятие эффективных технологий и эстетики».