Stortinget vedtok utbyggingen av banestrekningen Bergen - Voss i 1874 og banen ble åpnet i 1883. Vossebanen utgjorde den eldste delen av Bergensbanen som først ble vedtatt i 1894. I 1904 ble Vossebanen ombygd til normalspor. Bergensbanen ble åpnet i 1909.
Da banen gjennom Ulriken stod ferdig i 1964 ble strekningen Bergen - Nesttun - Garnes - Tunestveit nedlagt for alminnelig person- og godstrafikk og stasjonene på denne strekningen ble overflødige og nedlagt, deriblant Garnes. En ny stasjon ble bygd på Arna. Lokal godstrafikk ble imidlertid opprettholdt på strekningen Tunestveit - Garnes - Seimsmark 6 dager i uken.
Overgangen til normalspor i 1904 og anleggelsen av Bergensbanen førte til store endringer, og flere stasjoner ble ombygd eller nybygd under ledelse av jernbanens daværende hovedarkitekt Paul Armin Due. Garnes var en viktig stasjon, da den også var endestasjon for lokalbanen. Etter en brann i 1918 fikk Garnes en ny stasjonsbygning bygd i lokalpreget stil. Tegningene til denne ble utført av NSB's eget arkitekt-kontor, som ble opprettet i 1913. Den nye stasjonsbygningen på Garnes stod ferdig i 1919. Tegningene er signert G. Fischer og G. Hoel, NSB's Arkitektkontor 1918.
De øvrige bygningene på stasjonsområdet er uthuset (opprinnelig lokomotivskur) og vognremissen, begge fra 1882, og lokstallen fra 1904.
Stasjonsanlegget ligger i landlige omgivelser på et nes i Arnafjorden. Tre av bygningene ligger etter hverandre langs vestsiden av sporet, lokomotivstallen er lokalisert på østsiden. Rundt stasjonsbygningen finnes rester etter et hageanlegg med plen, busker og et prydtre. Vest for lokstallen ligger en svingskivegrav. Både svingskive, spor og ramper faller innenfor det området som er fredet.
Planleggingen av og arbeidet med Bergensbanen hadde tatt mange år. Garnes stasjon er et viktig eksempel på en mellomstasjon ved Vossebanen med bygninger som spenner over en tidsperiode fra Vossebanens åpning i 1883 til 1919.
Garnes stasjon har høy kulturhistorisk betydning som et representativt eksempel på hvordan jernbanen bygde for å imøtekomme sine funksjonelle behov og for å gi status til sin virksomhet. Sammen med andre viktige eksempler på jernbanens bygningsmasse, fremstår Garnes stasjon som et representativt kulturminne i norsk jernbane- og samferdselshistorie. Den er med på å vise bredden, variasjonen og kvaliteten i norsk jernbanearkitektur.
Garnes er i dag hovedstasjon i veteranjernbanen Gamle Vossebanen som drives av Norsk Jernbaneklubb, Bergensavdelingen.