Das im Mai 1884 eingeweihte Bahnhofsgebäude ist ein stattlicher Typenbau aus heimischem Bruchstein und bot einen Zugticketschalter, Gepäckaufgabe und Wartesaal. Der erste Bahnhofswirt, Franz Miesbach, richtete eine kleine Sammlung privater heimischer und exotischer Schaustücke dort ein, die die wartenden Gäste bestaunen konnten. Teller und Geräte aus Zinn, Messing und Steingut, Krüge, Spinnräder, Bogen und Pfeile aus Afrika und eine präparierte, 1 Meter lange Forelle aus der Wied gehörten zu seiner Ausstellung.
Bis zu Kriegszeiten wurden die Züge für den Personen- und Frachtverkehr genutzt. Im Krieg galt Altenkirchen als einer der bedeutenden Verkehrsknotenpunkte und versorgte Truppen mit Munition und anderen Kriegsmaterialien. Im Zweiten Weltkrieg wurde der Bahnhof mehrmals von den Alliierten angegriffen, bis er dann im März 1945 durch den amerikanischen Luftangriff und die vorrückenden Panzertruppen zerstört wurde.
Nach dem Wiederaufbau begann in den 1970er Jahren der allmähliche Rückgang der Bahnhofsnutzung, da der Personenverkehr auf die Straßen verlegt wurde. Zugverbindungen wurden gestrichen, Reisezugpläne ausgedünnt und Zugfahrten am Wochenende verringert. Der Güterverkehr, die Rangierkolonne und der Lokschuppen wurden in den 1990er Jahren abgeschafft, ebenso erfolgte auch eine Kürzung des Personals. 2002 wurde die Bahnlinie dem Verkehrsbund Rhein-Sieg angeschlossen und Züge fahren nur noch die Strecke Altenkirchen-Au/Sieg und Altenkirchen-Limburg.
Im Rahmen der Stadtsanierung wurde 2006 das Bahnhofsgelände umgebaut und die Räume des Bahnhofsgebäudes werden nun als Physiotherapie, Spielhalle und Büro eines Immobilienmaklers genutzt.
(Nina Hassel, Universität Koblenz-Landau, 2015)