Der Blankeneser Bahnhof wurde zusammen mit der Bahnstrecke von Altona nach Blankenese im Jahre 1867 in Betrieb genommen, um die westlichen Elbvororte für den Alltags- und Ausflugsverkehr an Altona anzubinden. Blankenese entwickelte sich von einem Fischerdorfes Blankenese zu einem vornehmen Villenviertel.
Entsprechend der Bedeutung der Bahnstrecke und dem gehobenen Charakter der westlichen Elbvororte wurde der Bahnhof als repräsentativer Putzbau im Rundbogenstil errichtet.
Der kompakte Ursprungsbau von 1866/67 besitzt zu jeder Seite fünf Fensterachsen und einen überhöhten Mittelrisalit. Beim Bauschmuck bediente man sich entsprechend dem damaligen Zeitgeist unterschiedlicher historischen Epochen und verwendete Elemente der Romanik (Bogenfries), Gotik (Vierpässe) und der Renaissance bzw. des Klassizismus (Rundbogenfenster mit breiter Rahmung und Säulchen). 1897 wurde der Bau zum Vorplatz hin um eine Bahnhofsgaststätte in gleicher Formensprache erweitert, weitere Ergänzungen folgten 1911, 1929 und schließlich 1953 um die noch heute bestehende Ladenzeile im Erdgeschoss.
Im Oktober 2008 wurde das Banhofsgebäude unter Denkmalschutz gestellt. Insgesamt besitzt das Bahnhofsgebäude trotz der Veränderungen noch einen Großteil seiner Ausstattung, wie Stuck, Fachwerk-Innenwände und historische Geländer zu einem Lichthof mit Galerien, Stuckdecken und Dielenböden, dessen Erhaltung im besonderen Interesse des Denkmalschutzamtes liegt.