兖州站 1909年(清宣统元年)4月始建，称兖州府站，1912年11月16日建成使用。1936年6月5日改为滋阳县站，1946年4月改为兖州站。该站1949年11月5日定为二等一级站，1951年9月8日定为三等站，1988年7月1日铁道部、济南铁路局将该站定为一等站。
建国初改造的站房楼(今已拆除)
兖州站初设到发线4股,第五股为机车走行线,第六股为货物装卸线，设有货物站台150米，济宁线1股，从第一股线路中心接轨，在站舍北侧南北向出岔，设有站台250米。站内筑有旅客站台3个。站舍为德式建筑3层楼房。第五股道南端有一轨道衡。整个站场呈南北走向，济宁线从站北端出站沿城北弧形线路向西南行走去济宁。与兖州府站同时修建的有机车房，位于车站东南部，铺设线路5条。20米人工转盘1个，扇形车库1座，内设5股道，土木结构煤台两座，100吨石砌水塔1座，水鹤3具，在城东泗河堤外建有供水泵房。最早通信设备为电报，车站设有电报房。津浦干线通信线路3条，济宁线通信线路1条。信号及照明均用煤油灯。闭塞方式为电气路签。路签机系德国造S式人头牌机，以干电池供电。1919年(民国8年)，增设站线3股，排为七、八、九股。改五股为接发线，六股为存车线，第七股为机车走行线，八、九股为装卸线；轨道衡改设在第八股北头。另在南端二、三股道之间增设渡线1条。1925年(民国14年)，在八、九股之间北头向北建材料线1条，长200米，并建有材料厂1处。
日军侵占后，为其军事需要，先后增铺站线6条，排为十、十一、十二、十三、十四、十五股道。除第十四股是贯通线以外，其它均为尽头线。第九股改为贯通线。1942年在二、三股渡线间向南增设修车线1条，长200米，在二、三股北头交通道之间修牵出线1条，长420米，拆除北头四开道岔1组，将济宁线通第一股的联动道岔由原来的南北走向改为北南走向。1944年拆除货物站台、货房和济宁支线。同年在车站东南水塘上填土修建2条货物线，建有货房和货物站台。拆除站台南五、六股之间的四开岔道，改成单开岔道。拆除二、三股之间的渡线，修车线改由第二股南头出岔。年底建筑300吨水塔1座。1945年8月，日军投降，车站由国民党政府铁路当局接管。
1946年10月，国民党军队为加强城防工事，将站内十一、十二、十三股道拆除，把轨件移铺到兖济支线废置的路基上约3～5公里，作为铁甲车巡防兖州城之用。1948年7月兖州解放时，站内线路仅存一、二、三、四、五、六、七、八、九、十股(十股为尽头线)和十四股机车出入库线。货物线、济宁支线、专用线都残缺不全。
解放后，由于铁路运量成倍增加，列车卡堵现象严重，对火车站进行了较大的技术改造。1950年10月增铺三角线，修理转盘，解决机车转头。1953年12月将站线由650米延长为850米。1954年2月将8～10号道岔换成苏式11号道岔，提高侧向时速3～10公里。1956年2月将站线再延长到900米以上。1958～1970年，站线大修两次，将41公斤/米轨换成43公斤/米轨及12号道岔，增修站北头土驼峰。1977年完成车站南北两站双线引入工程。1986年对兖州客站动工扩建和改造。1990年底改扩建工程竣工，兖州站为纵列式布局。站中心里程为津浦线的K507+373，站台高出地面4米。站舍、信号楼和候车大楼位于站场西侧。站场线路呈梯形，改造和重新排列到发调车线路10条，2条牵出线，1条机车走行线等。旅客站台3个，计15400平方米，站台风雨棚3个，13600平方米。连通3个站台供旅客进出车站的地下道1个，供搬运行李包和邮件的平交道2条，两层候车大楼6639.22平方米，可供1800名旅客休息候车。
兖州站货运站，1975年在城北5公里处动工兴建，1977年底完工，1978年6月投产。货站占地960亩，路基土方987万立方米，铺设线路43.573公里，道岔152组，中小桥涵52座，400立方米水塔1座，生产和办公楼32572平方米，生活用房27050平方米，灯桥两架，投光灯塔7座，杆上外灯1部，电话、电报、对讲、扩音、通信设备齐全，配设电气集中设备和非机械化驼峰。站中心里程为津浦线的K503+103，整个站场分为3部分:一是上行列车接发场。设线路14股，其中，正线3股，到发线11股；军用站台1个。二是列车编组场。设编组线11股，特用线1股，牵出线3条，禁溜存车线1条，站修线2条，专用线7条。三是下行列车接发场。设到发线7股，牵出线1条。
同时建设货场1处，位于编组场的西南侧。场内有尽头式货物线7条，货物站台5个，计28705平方米，货物仓库3座，计2453平方米，货棚2个，计2862平方米。装卸机具配有20吨龙门吊1台，1吨内燃机叉车4台，1吨电瓶车5台。
兖州站呈南北布局，北为货运站，南为客运站，全长8.392公里。站内线路延展总长度107公里，有列车接发线、调车编组线共54条，7条调车牵出线(不包括货物线、专用线、段管线等)，道岔392组。车站机关管理部门设于北部，辖8个科室，3个生产车间，2个实业公司。
白家店站 位于谷村镇白家店村东南，津浦铁路K497+379处，北距姚村站7公里，南距兖州(货)站5公里。1938年日军建信号场，1949年正式建站。驻有工务、电务工区。治安保卫属磁窑铁路公安派出所。主要办理接发列车，兼办客运业务。
1956年站内线路有效长度由原来的655.60米延长到859.61米。1960年由单线修成双线，新增正线1股，到发线1股，站线成为4股。1978年开通北与姚村站，南与兖州货站之间的双线自动闭塞，开始使用6032电气集中连锁设备。1987年改为6502大站电气集中连锁设备。同年12月增建两股线路，站线增加到6股，道线总有效长5190米。
1995年，全站有房舍180平方米，客运站台两座，总长416米，面积2080平方米。
程家庄站 位于兴隆庄镇大施村东,津浦铁路K515+920处，北距兖州(客)站8公里，南距邹城站12公里。1940年设立信号场，1949年正式建站。属兖州车务段管辖，为四等中间站。驻有工务、电务工区。治安保卫属邹城铁路公安派出所，主要办理接发列车和客运业务。
原有两股线路。1950年延长旧线，增建第三股线路，有效长666.292米。1960年由单线修成双线，新增线路1条，共有4股道。1978年12月，开通北与兖州(客)站，南与邹县站之间的双线自动闭塞，开始使用6502大站电气集中连锁设备。
1995年有8股道线，4股正线，4股到发线，总长为7093米，道岔26组。全站有旅客用房82平方米，客运站台两座，总长650米。
汤家林站 位于原堡子乡胜利村东,津浦铁路K511+719处，北距兖州(客)站4公里，南距程家庄站4公里。1958年为增强通过能力，修建津浦双线，在汤家林设站会让列车，有两股线路。1978年10月完成双线工程，该站为旅客乘降所。1984年奉济南铁路局命令将该站撤销。
孙氏店站 位于黄屯镇孙氏店南兖新铁路K286+174处,西距济宁站14公里，东距八里铺站10公里。该站建于1912年。1938年被日军侵占，1944年拆除。
1958年山东省政府拨款修复通车，1960年8月交济南铁路局管理。属兖州车务段管辖的四等中间站。驻有工务、电务工区。治安保卫属济宁站铁路公安派出所，办理接发列车和客运业务。
1995年，站内有3股道线，总有效长度为2550米；有客运站台两座，旅客房舍106平方米。
八里铺站 新石铁路全线通车后，为增强晋煤外运的通过能力，1986年11月在孙氏店站与兖州站之间设站。位于新兖镇八里铺村北，兖新铁路K296+350处。西距孙氏店站10公里，东距303线路所7公里。主要任务是接发会让列车。属兖州车务段管辖，系五等中间站。1995年，站内有站台1座，道线3股，总有效长2671米。
303线路所 1987年3月建，位于兖州镇北郊兖新铁路K303+115处，八里铺站和兖州站之间。主要办理兖州客站、北货站、八里铺站3个方向的通过列车的运行业务。属兖州车务段管辖。1995年，有办公房舍35平方米，行车室45平方米。