Здание железнодорожного вокзала было сдано в эксплуатацию в 1968 году, сама же станция была открыта во время Великой Отечественной войны в августе 1942 году, когда начала свою работу железнодорожная линия Ахтубинск — Волжский. Станция «Волжский» была перегрузочным узлом Во время Сталинградской битвы, через нее в оккупированный Волгоград доставляли боеприпасы, войска, технику и увозили раненых.
В ОАО «РЖД» с 2008 года начала действовать система развития и эффективного использования железнодорожных вокзалов, действующая до 2015 года. В 2009 году начался ремонт железнодорожного вокзала города Волжский, в рамках программы «РЖД». За время ремонта был проведен ремонт посадочных платформ, фасада, кровли, внутренних помещений, а также территории, прилегающей к вокзалу.
Средства на ремонт были выделены ОАО «РЖД», всего было потрачено более двадцати миллионов рублей. 5 августа 2011 года состоялось торжественное открытие нового здания железнодорожного вокзала. Работники вокзала получили благодарственные письма от Приволжской железной дороги и администрации города.
В здании вокзала имеется камера хранения, санитарные комнаты, работает справочно-информационное бюро. Несколько лет назад были открыты комнаты отдыха для пассажиров.