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”。
