Am 4. Oktober 1840 eröffnete die private München-Augsburger Eisenbahn-Gesellschaft die Bahnstrecke München–Augsburg, an der in Mering ein Bahnhof errichtet wurde. Das Empfangsgebäude war ein dreigeschossiger Ziegelbau. Zum 1. Juni 1846 wurde die Bahnstrecke verstaatlicht und von den Königlich Bayerischen Staatseisenbahnen übernommen. Am 30. Juni 1898 wurde die Ammerseebahn von Mering über Geltendorf nach Weilheim eröffnet, wodurch der Bahnhof Mering vom Durchgangsbahnhof zum Trennungsbahnhof wurde. In den 1930er-Jahren wurde das alte dreigeschossige Empfangsgebäude durch ein flaches Gebäude ersetzt, das bis heute als Empfangsgebäude dient. Der Bahnhof besaß ursprünglich recht umfangreiche Gleisanlagen mit fünf Bahnsteiggleisen sowie Güter- und Abstellgleisen. Er wurde jedoch hauptsächlich im Regionalverkehr bedient, es hielten nur wenige Fernverkehrszüge. Bis zum 7. September 1970 wurde die Ammerseebahn zwischen Mering und Geltendorf elektrifiziert, um eine Umleitungsstrecke für die dicht befahrene Bahnstrecke München–Augsburg einzurichten. Von Herbst 2003 bis 2007 wurde der Bahnhof im Zuge des viergleisigen Ausbaus der Bahnstrecke München–Augsburg umgebaut und modernisiert, die Güter- und Abstellgleise wurden abgebaut. Im Dezember 2008 wurde an der Bahnstrecke München–Augsburg ein Haltepunkt im Meringer Ortsteil St. Afra fertiggestellt.