北山形駅
1921年(大正10年)7月20日:左沢軽便線の駅として開業。
1922年(大正11年)9月22日:左沢軽便線が左沢線と改称。
1927年(昭和2年)9月11日:奥羽本線の列車が停車するようになる。
1933年(昭和8年)10月17日:仙山西線(現在の仙山線、羽前千歳 - 山寺間)開業。
1956年(昭和31年)10月19日:東口駅舎改築。駅前広場に小便小僧の像を設置。
1987年(昭和62年)4月1日:国鉄の分割民営化により、東日本旅客鉄道の駅となる。
1998年(平成10年)7月2日:左沢線の起点が山形駅から当駅に移り山形 - 北山形の重複が解消。
1999年(平成11年)頃:山形新幹線新庄延伸工事の進捗に伴い仙山線用4番線ホーム使用開始。以降のホーム番号がずれ、左沢線ホームは5、6番線と改称。
2013年(平成25年)7月20日:夜に当駅構内の信号機器室から火災が発生。制御機器が焼損し信号制御が不能になった。原因は、羽前千歳駅に隣接する変電所内で蛇によるショートが発生し、高圧電流が駅構内の信号機器室に流れ込んだことによる。この影響で奥羽本線山形 - 天童間は21日まで、山形新幹線 山形 - 新庄間、仙山線 作並 - 山形間および左沢線 山形 - 羽前山辺間は26日まで運休となった。
2014年(平成26年)6月10日:新西口駅舎完成。
2016年(平成28年)11月26日:新東口駅舎供用開始。
2023年(令和5年)3月16日:駅ホームと連絡通路を結ぶエレベーターが使用開始。
2024年(令和6年)春以降:ICカード「Suica」の利用が可能となる(予定)。
東口旧駅舎(2005年5月)
西口旧駅舎(2005年5月)
東口改札(2023年9月)
西口改札(2023年9月)
1 - 4番線ホーム(2023年9月)
5・6番線ホーム(2023年9月)