Menés sous la direction de l’ingénieur en chef Félix Tourneux, les travaux de construction de la ligne ferroviaire Dole-Salins sont exécutés entre 1855 et 1857 sur le territoire communal. Outre le viaduc de Saint-Joseph, un tunnel et quatre murs de soutènement, deux halles à marchandises et une salle de voyageurs sont construites en gare de Salins en 1855-1856. Les travaux de la ligne sont terminés en 1857, et la gare terminus de Salins inaugurée le 16 mai 1857. La salle des voyageurs est d’abord construite en bois, la gare étant déclarée provisoire tant que la Compagnie n’a pas décidée " de quel point partirait la ligne qui devait se diriger vers Pontarlier et la Suisse ". En 1862, la ville presse le concessionnaire de construire une gare définitive. Le bâtiment a été agrandi de deux travées côté sud, vraisemblablement au début du 20e siècle.

A partir du 13 septembre 1930, une partie des trains de voyageurs est supprimée entre Mouchard et Salins, lesquels sont remplacés par un service d’autocars. La suppression du service marchandise au début de l’année 1975 met un terme à l’exploitation de la ligne. Les voies ont été déposées et les anciens entrepôts dotés de quai ont été détruits dans les années 1990-2000. La gare des voyageurs a servi d'atelier de fabrication de l'usine Gurtner (Pontarlier) entre 1969 et 1979. Elle est aujourd'hui occupée par une garderie d'enfants gérée par la communauté de communes.