Лозівський залізничний вузол утворився на перетині Курсько-Харково-Азовської (урочисто відкритої 23 грудня 1869 року) та Лозово-Севастопольскої залізниці (будівництво завершилося у 1872 році). В той час залізничний вузол складався з двох станцій — Лозова—Азовська (нині Панютине) та Лозова—Севастопольська (до 1895 року, на сьогодні - Лозова).

8 липня 1889 року вийшов Указ Імператора про будівництво на станції Лозова нової будівлі вокзалу, загального для Лозово—Севастопольської і Курсько—Харково—Азовської магістралі за рахунок обох залізниць.

Будівництво вокзалу було завершено у грудні 1892 року, а відкриття відбулося 14 вересня 1893 року. З цього часу веде початок історія вокзалу станції Лозова.

В грудні 1917 року відбулися перший і другий українсько-радянські бої за станцію Лозова. Після Другої світової війни зруйнована будівля вокзалу була відновлена за проектом головного архітектора Є. Лимаря і архітектора Цейтліна.

1 січня 1949 року було утворене 6-те Лозівське відділення Південної залізниці.

Сучасна будівля Лозівського залізничного вокзалу здана в експлуатацію у 1950 році.

Станцію було електрифіковано у 1958 року постійним струмом (3 кВ) (відкриття ділянки «Харків — Лозова» — 2 листопада 1958 року).

На сьогодні станція Лозова є однією з найбільших залізничних станцій України. Станція здатна приймати щодоби понад 100 поїздів обласного, міжобласного та міжнародного сполучення.