笋岗站始建于1962年2月,广州铁路局在深圳站、布吉站间,增设笋岗站,为四等站,分担深圳站部分货运业务,1973年6月进行了一次扩建。1977年1月1日起,笋岗站更名为深圳北站,升级为三等站,同时深圳站改为纯客运站,深圳北站成为当时深圳地区最主要的货运车站,担负对香港及深圳地区的全部铁路货运业务。
随着中国从1970年代末开始实行改革开放,深圳市于1979年11月升级成为地区一级的省辖市,1980年设立深圳经济特区,经济发展十分迅速,迫切需要一个集货物到发、解编、过境交接等多项功能的大型货运站,广州铁路局于1982年决定对深圳北站进行改扩建。1984年开始,随着广深铁路的复线建设,深圳北站改造为双向一级二场区段编组站,担任货物列车的到发及编解任务,设有正线2股、站线47股,包括下行编发线14股、上行编发线24股、货物线9股,其中下行编组场设有半自动驼峰调车设备。
1986年,深圳北站扩建改造完成,货物运输和列车解编能力大为提高,成为当时华南地区最大的口岸编组货运站,并在1987年升级成为一等货运站。至1992年,深圳北站有货物仓库18座,货物站台8座,装卸线8股。从1998年底起,由于京九铁路的配套项目平湖南编组站全面投入使用,深圳北站地位逐步下降,成为只承担货运作业和客车技术作业的车站。于1980年代,深圳北站建设了多条支线线路通往邻近的笋岗、清水河物流园区货物仓库以便装卸货物,但由于铁路货物运量的减少,这些支线已极少被利用。
在当时,深圳北站也是香港与中国大陆之间铁路货物运输的中转站,过去每天也有数趟货物列车来往香港和深圳在站,由于中港两地之间的铁路货运量从1990年代末开始持续减少,港铁于2010年决定停止办理货运业务。而在深圳北站内也设有笋岗出入境边防检查站,为进港的“三趟快车”进行边检、活畜防疫等工作。
由于广深港客运专线、厦深铁路的兴建,深圳将相继出现新深圳站、深圳东站、福田站等新火车站,铁道部在2008年中对深圳的火车站名称进行了梳理,对于位于宝安区民治街道的广深港客运专线新深圳站正式命名为“深圳北站”,而位于罗湖区笋岗片区的原深圳北站更名为“笋岗站”。