Bandholmbanen blev anlagt som en forbindelse fra Maribo købstad til havnen i Bandholm.
I Bandholm blev der bygget en egentlig stationsbygning, som i det ydre er bevaret den dag i dag. Bandholm station med tog i starten af 1870-erne
Fra starten indeholdt bygningen tjenestebolig, stationskontor, post- og telegrafekspedition, pakrum, 2 ventesale og banegårdsbeværtning. Der var ikke billetsalg, idet alt billetsalg foregik i togene de første år. I 1904 var Bandholm station bemandet med en stationsforvalter, en assistent, en vognmester og tre stationskarle.

Under første verdenskrig oplevede banerne på Lolland en stor trafik, og forholdene på Bandholm station blev for små.
I 1920 byggedes det nuværende pakhus og villaen nord for pakhuset, der blev ny tjenestebolig for stationsforstanderen. Boligen i hovedbygningen blev indrettet til kontorer.

Persontrafikken blev efterhånden delvis udført af rutebiler. I 1938 blev der således kørt 6 dobbeltture med tog og 4 dobbeltture med rutebil. Fra 1948 begyndte der at køre skinnebusser på banen, indtil kørslen med persontog blev indstillet 3. oktober 1952. Bandholm station var nu ikke mere en togfølgestation, men der var fortsat jernbaneekspedition samt post- og telegrafekspedition.
I 1956 blev stationen igen ombygget. Der blev igen bolig i hovedbygningen, samt indrettet kiosk, ventesal for rutebilpassagerer og toilet.

Godstrafikken var fortsat betydelig i forbindelse med havnen. I tiden efter anden verdenskrig kunne der være 2 lokomotiver i gang på Bandholmbanen, og der var op til 11 ekstragodstog om dagen, når der kørtes kalk og kul til sukkerfabrikkerne.
Godstrafikken forsatte frem til midten af 1999, hvor DSB's transportaftale med DLG ophørte. Der kørtes med rangertraktor efter behov, men i enkelte tilfælde var der så store godsmængder, at et marcipanbrød blev indsat.

Museumsbanen Dansk Jernbane-Klub indledte kørsel på Bandholmbanen i 1962. Få år senere blev det en fast tradition, at omløb skete på Bandholm station i stedet for på havnen.

Planer om at forlænge Jernbanevej i Bandholm over stationsarealet og videre ad nuværende Lindstrømsvej indebar, at stationsbygningen skulle nedrives. På initiativ af Dansk Jernbane-Klub blev den gamle bygning fredet i 1972, og Lindstrømsvej blev anlagt uden om stationen.
Overkørslen for Birketvej havde bomme indtil 1971.

Museumsbanen lejede sig ind i lokalerne på Bandholm station i 1978, og få år efter i 1984 købtes bygningen af Lollandsbanen.
Områdets tilstand var efterhånden ikke ganske tiltrækkende. Hovedbygningen trængte til en istandsættelse. Syd for stationen lå en kommunal containerplads (genbrugsplads). Bortset fra selve sporene var stationsarealet temmelig tilgroet med buskads og lignende.