清光绪二十六年（1900）八国联军攻占北京城后，为保证军需供应和控制北京，英、法联合修筑马家堡至北京前门东站的铁路。当时正阳门东站（俗称前门东站）无固定站所，光绪三十二年（1906）正式建成站所。1924年孙中山进京，北京市民闻讯在前门东站举行欢迎仪式，李大钊等人到车站迎接。抗日战争和解放战争时期，中共北平地下铁路工作委员会在前门东站建立党的地下组织，发展党员，并开展斗争。
1959年9月，新建的北京站开通运营，正阳门东站停用。20世纪60年代初，原车站被改造成铁道部科技馆，不久又归属北京铁路分局，改建成北京铁路文化宫。20世纪70年代，为给北京环线地铁让路，正阳门东站以钟楼为中心进行“镜面对称平移”，但车站建筑外观仍保存历史原貌。
2001年，正阳门东站旧址被公布为北京市文物保护单位。2010年10月，被改造为中国铁道博物馆正阳门馆，正式对外开放。博物馆建筑面积近万平方米，集收藏、陈列、宣传、教育等功能于一体，展馆内容分为蹒跚起步、步履维艰、奋发图强、长足进步和科学发展等5部分，涵盖了中国铁路从清末至今屈辱、奋争、兴盛和辉煌的历史。
