Am 1. April 1842 wurde der Bahnhof fertiggestellt und am 15. Mai 1842 offiziell in Betrieb genommen. Seine Entstehung verdankt der Bahnhof nur dem Umstand, dass die Stadt Meißen bis 1860 keinen eigenen Bahnanschluss besaß. Das Gebäude ist im Stil eines Schweizer Hauses gebaut worden. Neben dem Empfangsgebäude gab es noch ein Restaurationsgebäude, das ab 1910 die Funktion des Empfangsgebäudes übernommen hat. Der Güterschuppen mit Holzfachwerk diente ursprünglich als Stationsgebäude. Außerdem gab es noch eine Lokbehandlungsanlage. 1860 wurde der Bahnsteig gebaut, die Wasserstation und die Bekohlungsanlage riss man ab. 1862 erhielt das Obergeschoss eine Holzverschalung und es erfolgten verschiedene Umbauten. 1877 wurde das Mauerwerk verputzt. 1905 baute die Reichsbahn eine Ladestraße für das Dachpappenwerk. 1907 erhielt der Bahnhof ein Stellwerk. Im Juli 1964 wurde die Güterabfertigung eingestellt. 1988 setzte man den Bahnhof in den Zustand von 1920 und stellte ihn unter Denkmalschutz. Der Bahnhof Niederau gehört zu den ältesten, noch weitgehend im Urzustand erhalten gebliebenen, Empfangsgebäuden in Deutschland.