La gare est construite en 1871 par la compagnie privée des Chemins de fer d'Achiet. Elle est construite à l'emplacement des anciens remparts, et les voies sont installées sur les fossés comblés (Dégardin, 1945).
La ligne est ouverte à la même date, d'abord au fret puis aux voyageurs deux mois plus tard. La gare de Bapaume est le centre administratif de la ligne Achiet-Marcoing, ainsi que le dépôt de matériel roulant. Ceci explique la présence des importants ateliers situés à côté de la gare.
L'ensemble est totalement détruit pendant la Première Guerre mondiale et reconstruit au même emplacement à partir de 1920.
Les bâtiments sont peu touchés pendant la Seconde Guerre mondiale.
La gare est fermée aux voyageurs dès 1969, et au fret en 2010, puis rasée en 2015. L'emplacement est actuellement occupé par une friche.
Chercheuse de l'Inventaire général du Patrimoine culturel, Région Hauts-de-France.