Osmanlı Devleti’nin son dönemlerinde teknolojiyi takip etme çalışmaları ortaya çıktı. Bunun yanı sıra Avrupalı devletlerin kendi sömürü çıkarlarını korumak için demiryolları önem kazandı. Bununla birlikte Osmanlı Devleti’nde Avrupa sermayeli şirketlerle demiryolları ve garlar inşa edilmeye başlandı. Böylelikle Osmanlı’da ilk demiryolu inşaları İngilizler tarafından yapılmaya başlandı. İzmir-Aydın Demiryolu hattı inşası 50 yıllık işletme hakkı ile beraber kâr garantisi verilerek 1856 yılında İngiliz sermayeli Ottoman Railway Company (ORC) tarafından başlatıldı. Denizli Tren Garı da bu hat içerisinde bulunmaktadır. Gar 1890 yılında ORC tarafından inşa edildi. Garın bulunduğu hat 1912’de Eğirdir’e kadar uzatıldı. Günümüzde bu hat İzmir-Alsancak – Eğirdir demiryolu olarak adlandırılmaktadır. Denizli Tren Garı 1935 yılına kadar ORC tarafından işletildi ve bu yılda TCDD tarafından 609 kilometreye uzanan hat ve şubeler satın alınarak kamulaştırıldı. Gar, İzmir-Alsancak – Eğirdir demiryolunda Goncalı – Denizli şube demiryolunun 9,5 kilometre güneyinde bulunmaktadır.

Denizli Garı’nın orijinal binası daha çok işlevsellik ön planda tutularak sade bir şekilde inşa edildi. Tahrip olan gar binasının yerine 1960’lı yıllarda günümüzde hizmette olan bina inşa edildi. Tren garı binası iki katlı dikdörtgen bir yapıda bir plana ve düz çatı şekline sahiptir. Modern bir görünüme sahip binada engelli erişimi ve otopark bulunmaktadır. Denizli Garı yerleşkesinde ana bina, ambar, kısım şefliği, bir büfe ve bir de çay bahçesi bulunmaktadır. Garda iki peron bulunmakta ancak zorunlu durumlar haricinde Birinci Peron kullanılmaktadır ve üç adet de ray vardır.

Günümüzde gar ve binaları Denizli’nin Merkezefendi İzmir Bulvarı’nda bulunmaktadır. Tren garının karşısında Denizli Şehirlerarası Otobüs Terminali bulunmaktadır. Gar, Denizli Çardak Havalimanı’na 62 kilometre, şehir merkezine ise bir kilometre uzaklıktadır. Hemzemin yapı türünde olan binanın otoparkı ve engelli erişimi bulunmaktadır. Şehir içi otobüs ile ulaşılabilen tren garına şu sefer numaralı otobüslerle ulaşılabilmektedir: 130 Teleferik-Çınar-Servergazi, 160 Sümer Kavşağı-Kayıhan, 250 Eskihisar-Çamlık-Üniversite, 300 Karahasanlı-Üniversite-Bağbaşı, 420 Otogar-Üzerlik-Aşağışamlı, 440 Valilik-Gümüşler-Servergazi Hastanesi. Denizli Tren Garı’ndan Basmane (İzmir) - Denizli arasında Basmane-Denizli bölgesel treni, Söke - Denizli arasında da Söke-Denizli bölgesel treni ile seyahat edilebilmektedir. Anahat trenleri olarak Pamukkale Ekspresi her gün Denizli-Eskişehir-Denizli arasında, Göller Ekspresi her gün Isparta (Burdur) - İzmir (Basmane) hattında karşılıklı olarak işlemektedir. Denizli Tren Garı, günde 18 tren seferi yapılması sebebiyle oldukça yoğun günler geçirebilmektedir. Ayrıca İhlas Haber Ajansı (İHA) tarafından yapılan bölgesel özel haberde Denizli Tren Garı’nda bulunan asırlık çınarlara dikkat çekilmekte ve çınarların Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Kurulu tarafından korumaya alındığına değinilmektedir.