Pembangunan perkeretaapian di wilayah Banyumas sudah mulai dirintis sejak tahun 1881, tetapi pada saat itu jalur kereta api belum melewati Purwokerto.  Secara riil   lokasi yang menjadi stasiun raya sekarang sudah mulai dilalui kereta api  sejak tahun 1892, dimana pada tahun 1892 perusahaan swasta SDS ( Serajoe Dal Stoom Tram Maaschappi )  membuka jalur Maos Purwokerto. Pembukaan jalur ini sebagai kelanjutan jalur yang telah dibuka oleh Pemerintah Hindia Belanda antara Bandung – Jogjakarta  melewati Maos dan Kroya melalui perusahaan Kereta Api SS ( Staat Spoorwegen ).  Pada tahun 1915 SDS ( Serajoe Dal Stoom Tram Maaschappi )  membuka jalur lagi Maos – Cilacap.  Semasa zaman Jepang rel KA SDS sebagian besar dibongkar dan tinggal rel antara Purwokerto – Wonosobo.

Pada masa perjuangan 1945 – 1949 jalur KA tersebut sangat berperan untuk transportasi ke daerah perjuangan antara Cilacap, Purbalingga, Wonosobo, Temanggung, dll.  Pada pertempuran Ambarawa bantuan pejuang dari sekitar Kota Purwokerto telah memanfaatkan jalur KA tersebut. (sumber: banyumaskab.go.id)