2002年11月21日,广珠城际铁路的初步规划方案发布,中山站为线路中间站之一。2009年,中山站正式开工建设。2011年1月7日,伴随着广珠城际铁路建成通车,中山站开通运营。2017年1月3日,中山站开通至贵阳北的线路,其列车成为中山站经停的首列高铁列车,结束了中山站没有高铁的历史。6月1日,中山站站场开始升级改造。2018年1月,中山站站场完成改造。2020年10月30日,中山市十五届人大常委会第三十七次会议召开。会议表决通过《中山市人民代表大会常务委员会关于批准市人民政府启动重点轨道交通项目建设工作的决议》。会议决定批准中山市人民政府的报告,同意启动深茂铁路站场(中山站)建设。