La Compagnie d'Orléans est autorisée par décret impérial du 26 août 1857 à acquérir par voie d'expropriation publique les terrains nécessaires (17 ares) à l'établissement d'une voie et d'une gare de marchandises à la station d'Athis-Mons, créée pour le service des voyageurs seulement lors de la construction du Paris-Orléans. D'après les plans, ce bâtiment aurait fait l'objet d'une reconstruction autour de 1870. En 1938, la gare est déplacée et agrandie lors des travaux de construction de la ligne de chemin de fer Grande Ceinture entre Valenton et Juvisy. Le chemin de grande communication n° 29 est dévié sur une longueur de 267 m pour permettre ce nouvel aménagement.