Am 1. Juni 1870 wurde die Eisenbahnlinie Lübeck - Grevesmühlen - Kleinen eingeweiht. Die Anlage des Bahnhofes und des benachbarten Güterbahnhofs förderte die Erweiterung der Stadt entlang der Bahnhofsstraße sowie der Mühlenstraße/Schweriner Straße. An diesen beiden Straßenzügen setzte die zunächst zögerliche Bebauung in der Bahnhofsvorstadt ein, die bis 1940 andauerte. Mit der 1905 eingeweihten Strecke Grevesmühlen - Klütz vergrößerte sich die Bedeutung des Bahnhofs Grevesmühlen. Zur Wasserversorgung der Dampflokomotiven wurde der an der Jahnstraße erbaute Wasserturm benötigt.

Zum Bahnhof gehörten mehr als 130 Jahre lang das Empfangsgebäude, die Unterführung, zwei Stellwerke, mehrere Güterabfertigungsgebäude und der denkmalgeschützte Wasserturm an der Jahnstraße. Neben fünf Gastwirtschaften in der Bahnhofstraße lud auch noch die Bahnhofsgaststätte zum Verweilen ein.

Zwischen Grevesmühlen und Klütz verkehrte 1994 der letzte Zug. Das Bahnhofsgebäude verlor 2001 seinen eigentlichen Nutzungszweck. 2013 erwarb die Stadt Grevesmühlen das Gebäude, es entstand der „Bürger Bahnhof“.