Der Bahnhof Harburg wurde am 1. Mai 1897 eröffnet. Er ersetzte den Bahnhof an der Grubestraße (heute: Hannoversche Straße), der etwa auf dem nördlichen Freigelände des ehemaligen Ausbesserungswerkes lag. Der Bahnhof war damals Endpunkt der 1881 eröffneten Unterelbebahn nach Cuxhaven.

Der wichtigste Bahnhof der südlich der Elbe gelegenen Hamburger Stadtteile ist heute der Bahnhof Harburg. Hier halten ICE- sowie IC- und EC-Züge und auch Züge für den Regionalverkehr. Eine überdachte Fußgängerbrücke verbindet alle Bahnsteige mit dem Vorgebäude.

Untertunnelt wird der Bahnhof vom S-Bahnhof Harburg. Hier halten die Linien S 3 und S 31. Die S 3 fährt von Pinneberg bis Stade, die S 31 wochentags von Altona bis Harburg-Rathaus. Beide Linien verkehren zu Stoßzeiten im 10-Minuten-Takt.