1918년 11월 1일 보통역(협궤선)으로 영업을 개시한 후 1936년 12월 1일 광궤선 개량 및 신축 역사가 준공되었다. 그 후 1947년 2월 2일 5급 역으로, 1974년 3월 15일에 4급 역으로 승격하였다. 1979년 4월 1일 서울∼경주 간 새마을호의 운행이 개시되었고 1985년 7월 19일 경주삼각선 개통되었다.
경주역사는 1921년 목조의 한국 전통양식으로 지어졌으나 조선총독부 철도국이 사설철도인 경동선을 매수하여 선로를 개량함에 따라 불국사역과 함께 1937년 7월 7일 기공하여 1937년 11월 15일 준공하였다. 면적은 737㎡로 공사비 5만 4000엔을 투입하였다. 경주역사는 이 지역의 출토유물을 닮은 신라의 건축양식으로 표현하고자 하였다. 현관의 포치, 지붕, 격자천장의 무늬 등에서 특히 신라의 수법을 채택하였다.
건축비를 줄이기 위해 벽돌조에 인조석을 붙이고 깊은 처마에는 공포 등을 없애고 석회칠을 해 간조화하였다. 지붕의 기와는 형내상 중요한 역할을 유지하기 위하여 취두, 치미 등은 당시의 모양을 본뜨고 회령의 유약기와를 사용해 균형을 유지하려 했다. 경주역은 1998년 역사 내·외부 인테리어 사업과 역 광장 소공원 조성으로 현재에 이르고 있다.
동해남부선의 동방역과 나원역 사이에 입지한 기차역이다. 2008년 일반여객 승강객수는 84만 3763명으로, 이 가운데 승차인원은 약 49%이고 강차인원은 약 51%로 강차인원이 조금 높다. 열차별 여객 구성비를 보면 무궁화 열차가 약 56%를 차지하고 새마을 열차는 약 44%를 차지한다. 한편 2008년 경주역의 화물수송량을 보면 발송량이 32톤, 도착량이 2,176톤으로 도착량이 많다. 2021년 12월 경주역은 103년 만에 폐역되었다.