2005年3月，中华人民共和国国家发展和改革委员会批准甬台温铁路可行性研究报告，甬台温铁路途经台州市设站；同年10月，甬台温铁路三门段动工建设，在三门县亭旁镇设站。2009年5月，三门县站站房封顶 。9月28日，三门县站开通客运功能 。2018年4月9日，三门县人民政府与中国铁路上海局集团有限公司宁波车务段正式签订合作协议，三门县站成为台州市除台州站外首个开行始发动车的站点。7月1日，三门县站首次开行始发动车 。2019年11月20日起，中国铁路上海局集团有限公司第二批电子客票应用推广工作启动，三门县站告别纸质车票，迈入电子客票时代。