Jusqu’au milieu du XIXe siècle, avant la construction de la gare, le secteur est d’abord agricole. Un réseau dense de chemins ruraux et de sentiers permet l’exploitation de champs céréaliers et viticoles mais aussi le parcours des troupeaux bovins et ovins. Les extensions résidentielles des domaines aristocratiques et bourgeois existent, mais il faut attendre l’inauguration de la gare pour que l’urbanisation se développe.
A l’époque, de Montgeron, il fallait rejoindre Villeneuve à pied puis prendre une charrette vétuste pour aller jusqu’à Paris. Le premier chemin de fer desservant la région fut le Paris-Corbeil en 1830. Mais là aussi, un omnibus équestre était nécessaire pour rejoindre l’axe à Villeneuve-le-Roi.
Le projet de chemin de fer cristallise des tensions entre les deux rives de la Seine. La rive droite est finalement choisie pour établir une liaison en direction de Lyon. Les personnalités les plus influentes de l’époque se mobilisent, ayant bien conscience que la circulation des trains allait transformer profondément la vie locale.
En 1845, les travaux de la voie reliant Paris à Tonnerre (ancêtre du Paris-Lyon) commencent. 1800 ouvriers font face à un relief difficile puisque la longue montée entre Villeneuve et Combs-la-Ville connaît un dénivelé de plus de 50 mètres. Si ce chantier finit d’achever le marché de la viticulture à cause de nombreuses expropriations, cette « révolution ferroviaire » relance l’exploitation de carrières de sable et de meulières.
Le maire Édouard Bonfils avait fortement soutenu cette création et le tracé par Montgeron. Cette ligne, qui taillait une saignée dans les vignobles et les grandes propriétés, ouvrait à Montgeron et dans la vallée de l’Yerres l’âge d’or de la villégiature pour des centaines de Parisiens venant y passer l’été.
L’achèvement du chemin de fer a lieu peu après la Révolution de 1848. C’est une époque de grèves et de violences : les ouvriers menacent de faire sauter le viaduc de Brunoy encore en construction. Le chantier est repris en main par l’État. La ligne est construite en 1849 et 5 trains circulent quotidiennement dans chaque sens de l’axe Paris-Tonnerre. En 1852-53, la compagnie PLM est créée et la gare actuelle est bâtie par François Alexis Cendrier. L’inauguration est présidée par Louis-Napoléon Bonaparte qui effectue à ce moment des voyages dans toute la France pour mesurer sa popularité et accéder au pouvoir impérial. En 1857, La création de la ligne reliant Paris à Lyon et à Marseille est lancée.
D’abord simple cabane de planches, la station prend son aspect actuel vers 1860, suivant le modèle standardisé des « stations de deuxième classe » conçu par l’architecte Alexis Cendrier pour l’ensemble de la ligne de Paris à Lyon. Avec la gare, la ville change. Des Parisiens fortunés viennent y édifier de superbes villas estivales. Le tourisme dominical prospère et les locaux vont désormais travailler à Paris. En 1897, 19 trains par jour sont recensés dans chaque sens. Les voies sont quadruplées en 1906 afin de dissocier les grandes lignes de celles de banlieue et pour augmenter la fréquence du trafic.
Pour relier Montgeron à sa gare, deux axes sont modernisés, la rue du Chemin de fer (aujourd’hui rue du Docteur Deglaire) et Rue de Crosne (rue du Général Leclerc), et deux autres sont créés, la rue de la Côte de Chalandray (rue Deguy) et le Boulevard Sellier. Le secteur devient une commune avec la création des quartiers bourgeois avant la Grande Guerre, des quartiers pavillonnaires entre les deux guerres et enfin ceux des grands ensembles sociaux et privés dans les années 1950 et 1970.
Aujourd’hui, la gare est une étape majeure dans la banlieue Sud-Est. En 2018, 4,7 millions de voyageurs l’ont utilisée.
La gare a fait l’objet d’une complète rénovation et mise en accessibilité en 2020.
