Le projet de construction de la Nouvelle Gare de Saint Gratien fut présenté et accepté par le Conseil Municipal sous la présidence du Maire, Charles Grusse Dagneaux, en décembre 1905.
Le terme Nouvelle Gare fut choisi pour faire la différence avec la halte de Saint Gratien située sur la ligne Paris-Enghien-Ermont et qui fut nommée par la suite Champ de Courses d'Enghien.
La ligne, commencée en 1906, fut ouverte le 23 juin 1908. La réception définitive de la gare eut lieu le 6 novembre 1911.
Elle fut inaugurée en présence de Henry Chéron, sous-secrétaire d'État à la Guerre et des architectes, Messieurs Aumont et Ligny, qui en conçurent les plans, tout comme pour les gares de Gennevilliers et Epinay sur Seine construites à l'identique. Monsieur Aumont était ingénieur en chef du service des études de la Compagnie du Chemin de Fer du Nord et Monsieur Clément Ligny, chef du service d'Architecture.
Fin 1970, la traction vapeur laisse la place à la traction diesel. Vient ensuite, en juin 1988, la mise sous tension de la ligne telle que nous la connaissons aujourd'hui.
Une rame à 2 étages aux armes de Saint Gratien fut baptisée en gare le samedi 7 juin 1986. Elle eut pour marraine Madame Marie-Francine Scellier, épouse de François Scellier, alors maire de la commune.
Le 25 septembre 1988 fut ouverte la liaison Invalides - Ermont Eaubonne - Montigny Beauchamp (VMI pour vallée de Montmorency-Invalides) aujourd'hui notre RER C.