1874 Tweede spoorverbinding van Utrecht naar Amsterdam
Utrecht krijgt in 1874 een tweede spoorverbinding met Amsterdam, als de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij de Oosterspoorweg van Utrecht over Hilversum naar de hoofdstad opent. Met de nieuwe lijn wil de maatschappij, geheel in de geest van de tijd, de Nederlandsche Rijn Spoorwegmaatschappij beconcurreren. De HSM laat een indrukwekkend station optrekken. De architect is vermoedelijk A.L. van Gendt, die later betrokken raakt bij de bouw van Amsterdam CS. Op 10 juni 1874 wordt het monumentale station geopend. Voor ruim 200.000 toenmalige guldens wordt een neoclassicistisch gebouw met een hoog middendeel en twee lage vleugels neergezet. De totale breedte van het gebouw is ruim 85 meter. In de grote en hoge hal zijn de loketten voor de plaatsbewijzen en het telegraafkantoor geplaatst. Er tegenover bevindt zich de garderobe. In de linkervleugel zijn de restauratiezaal met keuken en de wachtkamer 3e klasse ondergebracht. In de rechtervleugel bevinden zich opslagruimten voor bagage en goederen.
1885 Opening halte Biltstraat maakt Maliebaanstation overbodig
De eerste tien jaar gaat het goed. Maar als in 1885 een halte op de nabijgelegen Biltstraat wordt geopend, is dat het begin van het einde. Zeker als in 1892 de halte Biltstraat een echt station wordt, gaat het snel bergafwaarts. Op de perrons van het Maliebaanstation is het doorgaans stil.
1921 verder bergafwaarts door directe verbinding Utrecht-Hilversum
Een volgende zware klap krijgt het station als in 1921 een directe verbinding tussen Utrecht CS en Hilversum tot stand komt. In 1939 worden zowel het Maliebaanstation als het station aan de Biltstraat gesloten. Het Maliebaanstation doet nog een jaar dienst als bureau voor gevonden voorwerpen. Bij het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog komt het leeg te staan en werd het station gebruikt voor de deportatie van ruim 1200 Utrechtse Joden.
1953 Nieuw leven voor Spoorwegmuseum én Maliebaanstation
In 1953 krijgt het gebouw na een ingrijpende verbouwing een museale bestemming: het Nederlands Spoorwegmuseum, dat dan al jaren een zwervend bestaan leidt, wordt blijvend in het Maliebaanstation gehuisvest. Na enkele tussentijdse aanpassingen en een grote verbouwing in 1989 zal het Maliebaanstation thans opnieuw (van binnen) een metamorfose ondergaan.
2004 Maliebaanstation in oude luister hersteld
Het Maliebaanstation, dat een rijks- en een gemeente monument is, wordt van binnen geheel gerestaureerd. De oorspronkelijke ruimtes, zoals de wachtkamers en de eetzaal, keren terug. Ook uiterlijk, is waar mogelijk, teruggekeerd naar het bouwjaar 1874, inclusief de stationsklok boven de ingang. Daarnaast wordt in het station de gerestaureerde koninklijke wachtkamer van het station Den Haag Staatsspoor opgenomen.