Einer der ersten Bahnhöfe Württembergs ist der am 15. Oktober 1846 eröffnete Bahnhof Feuerbach. Ihm hatte es das kleine Dorf vor den Toren Stuttgarts zu verdanken, dass es seine rasante Entwicklung vom Dorf zu einem bedeutenden Industriestandort erfuhr. Dank des Bahnanschlusses haben sich verschiedene, noch heute weltbekannte Firmen in Feuerbach niedergelassen. Den Auftakt machte die Chininfabrik Jobst 1864. Bereits 1871 folgte Louis Leitz, dem wir den bekannten Leitz-Ordner zu verdanken haben, welcher die 'Werkstätte zur Herstellung von Metallteilen für Ordnungsmittel' in Feuerbach gründete. Es folgten Unternehmen wie Bosch, AkzoNobel und die Thieme Verlagsgruppe.
Durch die Ansiedlung der Industriebetriebe musste der Bahnhof Feuerbach bereits 1870/71 erstmals umgebaut und erweitert werden, da seine Kapazitäten erschöpft waren. So erhielt das zentrale Empfangsgebäude eine zweite Ebene. Die Bahnanlagen mussten in den folgenden Jahren immer mehr erweitert werden. Ende des 19. Jahrhunderts zählte der Bahnhof Feuerbach zu den am meisten genutzten Bahnhöfen in ganz Württemberg.
1907 wurde Feuerbach zur Stadt erhoben, da seine Einwohnerzahl auf über 12.000 gestiegen war. Im selben Jahr folgte die Inbetriebnahme des Güterbahnhofs. Feuerbach konnte zu dieser Zeit bereits das längste Industriegleisnetz im Stuttgarter Raum aufweisen. Und das Industriegleisnetz wuchs mit den Anforderungen an immer mehr Güterverkehr stetig weiter an. 1923 konnte Feuerbach über das größte Industriegleisnetz ganz Württembergs verfügen. Auch hatte die Stadt Feuerbach zu jener Zeit so viele Einwohner wie Arbeitsplätze.
1909 wurde der Personenbahnhof nach Plänen der Architekten Georg Friedrich Bihl und Alfred Woltz erneut umgebaut und hat seine heute erhaltene Gestaltung bekommen. Im Zuge dieser Umbauarbeiten wurde unter anderem das Empfangsgebäude erweitert. Erstmals entstand in Württemberg ein Bahnhof, welchen man ebenerdig betrat, die Gleisanlagen jedoch um eine Ebene nach oben versetzt angeordnet waren.
Das Gebäude ist ein langgestreckter 2-geschossiger Mittelbau, bei dem die untere Ebene zum Bahnhofsplatz herausgezogen ist. Flankiert wird der Mittelbau von 3-geschossigen Flügelbauten. Die Mittelachse des Baus bildet den abgesetzten Haupteingang. Dieser wird durch einen kleinen Uhrenturm betont, welcher oberhalb des Eingangs eine kleine Terrassenausbildung erhalten hat.
Am 1. Mai 1933 erfolgte die Eingemeindung Feuerbachs in die Stadt Stuttgart. Einen Monat später, am 1. Juni 1933 erfolgte dann die Umbenennung des Bahnhofs in Stuttgart-Feuerbach. Im 2. Weltkrieg wurde der rechte Bahnhofsflügel zerstört und in neuer Form wieder aufgebaut. Der Bahnhof Feuerbach steht heute unter Denkmalschutz.
Heute entspricht der Bahnhof Feuerbach nicht mehr den modernen, zeitgemäßen Anforderungen. So verfügt er weder über Aufzüge, noch über Rolltreppen, die Gleisanlagen sind in der Höhe nicht an die modernen Züge angepasst. Und so finden derzeit umfangreiche Umbau- und Modernisierungsmaßnahmen am Bahnhof statt, welche auch im Zusammenhang mit dem Bahnprojekt Stuttgart 21 stehen. Täglich halten an dem Bahnhof heute 320 bis 330 Züge der S-Bahn und ca. 21.000 Personen nutzen den Bahnhof Feuerbach zum Ein- bzw. Aussteigen, oder Umsteigen.