1868-1870 rakennetun Riihimäen – Pietarin rautatien jatkamista sopivaan talvisatamakaupunkiin asti ryhdyttiin suunnittelemaan jo radan rakennusvaiheen aikana. Hanke yksityisen rautatien rakentamisesta Hyvinkäältä Hankoon tuli Vihdin kuntakokouksessa esille kesällä 1868. Kaikki osanottajat halusivat innokkaasti olla mukana, jotta tämä maalle ja erityisesti seudulle hyödyllinen yritys voitaisiin toteuttaa. Monet talot olivat valmiit luovuttamaan ilmaiseksi metsämaata rautatien käyttöön, Nummelan alueella Härköilän Yli-Rosti ja Seppä sekä Torholan Ridal, jonka omistaja maakauppias J. Linden tarjosi paikkaa asemalle.

Radan rakentajaksi tuli pietarilaisten liikemiesten muodostama yhtiö. Rakennustyöt aloitettiin 1871 paikkeilla, todella työt pääsivät alkuun maaliskuun lopulla 1872. Ratatöihin saapui väkeä sekä omasta maasta että Venäjältä. 

Radan vihkiäiset pidettiin 8.10.1873. Suomen valtio lunasti radan itselleen 1875. Radan rakennusvaiheessa valmistui Vihdin kunnan alueelle vain Nummelan asema 1873.

Rautatieaseman nimi, Nummela, antoi nimen koko seudulle.

Ensimmäinen 1873 rakennettu asemarakennus sijaitsi hieman nykyisestä rakennuksesta Lohjalle päin. Nykyisen piirustukset ovat rautatiehallituksen yliarkkitehdin Bruno F. Granholmin käsialaa vuodelta 1918. Alunperin alakerrassa oli II ja III luokan odotussali, toimisto ja asemapäällikön huone, pakaasi matkatavarahuone sekä postitoimiston tila. Yläkerrassa oli kaksi asuntoa.
Asemapäällikön virkatalo rakennettiin 1900-luvun alussa keskustaan johtavan tien varteen vähän kauemmaksi muista aseman rakennuksista. Uusrenessanssi talo runsaine nikkarityylisine koristeineen on säilynyt ulkoasultaan ennallaan.