Der erste Bahnhof in Neugraben wurde im Jahr 1881 mit dem Neubau der Bahnstrecke von Harburg nach Cuxhaven (Niederelbebahn) gebaut. Seit 1984 endete am Bahnhof Neugraben die S-Bahnlinie S 3. Für den S-Bahnanschluss wurde der Bahnhof komplett umgebaut. Seit November 2008 fährt die S 3 mit umstellbaren Zweistromzügen bis nach Stade. Mit der Verlängerung der S-Bahn wurde der Regionalzug-Verkehr in Neugraben eingestellt.

Alle zehn Minuten fährt in Neugraben eine S-Bahn der Linie 3 in Richtung Altona oder Pinneberg. Die Fahrzeit zum Hamburger Hauptbahnhof beträgt 25 Minuten. So schnell kann man nicht mit dem Auto in die City fahren.

855 Park-and-ride-Plätze finden Pendler am S-Bahnhof Neugraben. Vor allem Autofahrer aus dem Süderelberaum und dem Landkreis Harburg nutzen das Parkhaus.