1958年，为了适应煤炭运输方便，由原中华人民共和国铁道部第四设计院勘察设计了原长牛铁路，长兴站为原长牛铁路的重要中间站。1959年3月，原长牛铁路正式动工修建。1960年底，伴随着原长牛铁路正式通车，车站开通运营，时称长兴站，当时的车站的面积仅有五六十平米，既当售票处又做候车室。2012年6月20日，车站更名为长兴南站。2020年6月20日起，长兴南站实施电子客票。