建中南线时建造。台湾糖业于二战后时期后由台湾糖业有限公司管辖，民国40年（1951年）中南线纳入台湾糖业铁路南北平行预备线并开办客运，直至1959年（民国48年）因八七水灾严重毁损南北平行预备线才停办客运。民国53年（1964年）原中南线台中站站房改建为台铁台中线台中车站后站，并于2004年（民国93年）被台中市政府文化局指定为台湾历史建筑。直到2016年（民国105年）台中铁路高架化工程通车，第三代新台中车站启用，台中后站正式走入历史。