Iba a ser uno de los puntos fronterizos más importantes entre España y Francia.La estación internacional de Canfranc encuentra su origen en la voluntad de unir Francia y España atravesando los Pirineos por Somport. Para ello ambos países firmaron diversos convenios, el primero en 1904, y protocolos posteriores que marcaron las líneas de actuación. En 1915, se concluyeron las obras del túnel ferroviario. En 1923, se iniciaron las obras de la estación siguiendo el proyecto del ingeniero Ramírez de Dampierre. Dicho proyecto sufrió algunas modificaciones por parte de los ingenieros del Ministerio de Fomento que decidieron sustituir la mampostería de las fachadas por hormigón. Tras cincos años de obras, el 18 de julio de 1928 el nuevo edificio fue oficialmente inaugurado en presencia del rey de España Alfonso XIII y del presidente de la República Francesa Gaston Doumergue.
En septiembre de 1931, sufrió daños importantes debido a un incendio que se inició en el vestíbulo y que luego se propagó a la biblioteca destruyendo en su totalidad el restaurante de la estación y afectando a la techumbre de madera. Aunque inicialmente se señaló que un cortocircuito había sido el culpable del incendio posteriormente se descartó dicha causa y se habló de un incendio casual.
Durante la Guerra Civil pasó a ser controlada por el Ejército franquista, siendo tapiado el túnel que la unía con Francia para evitar cualquier tipo de penetración desde el país vecino. Entre 1940 y 1944, la Segunda Guerra Mundial supuso su cierre al tráfico de viajeros y la llegada del ejército nazi a la parte francesa de la estación. Esto supuso algún roce con los militares españoles que seguían controlando la parte española del recinto. Por Canfranc transitaron los trenes que transportaban el wolframio que Alemania empleaba para reforzar el acero de sus tanques.6 A cambio, toneladas de oro que venían de Suiza entraban en España.
El 27 de marzo de 1970 se cerró el tráfico internacional tras el derrumbe del puente de L'Estanguet fruto del descarrilamiento de un tren de mercancías francés. Esto generó una drástica reducción del tráfico ferroviario.
Finalmente el 15 de enero de 2013 el Ministerio de Fomento vendió la estación por 310 000 € al Gobierno de Aragón.
La estaciónSe trata de un edificio de planta alargada y estructura simétrica, articulado en cinco cuerpos, con el central y los laterales adelantados y más elevados. Alcanza los 241 metros de longitud y posee 75 puertas en cada uno de sus lados dando lugar a un edificio de considerable tamaño.
Exteriormente sigue modelos de la arquitectura palacial francesa del siglo XIX. Presenta un tratamiento clasicista de los paramentos, con una variada combinación de materiales: hormigón, piedra, hierro y cristal, lo que da lugar a un interesante juego cromático acentuado por la presencia de cubiertas de pizarra.
El interior es luminoso, equilibrado y elegante, con una distribución funcional de los espacios a partir de un vestíbulo central cubierto con una gran cúpula de fundición. Los diferentes espacios (billetería, aduanas, bar, hotel, etc.) se hallan claramente diferenciados tanto por su estructura como por su decoración.
El primer piso del edificio se encuentra abierto por los frentes oriental y occidental a los andenes, cubiertos por una marquesina sobre columnas y pilares metálicos. Sobre ésta se levanta el segundo piso, abierto por vanos de medio punto en los cuerpos adelantados y por vanos adintelados en los retranqueados, los cuales presentan además mansarda en el tejado.