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Lors de la construction de la ligne de Paris-Nord à Lille en 1846 par la compagnie des chemins de fer du Nord, la gare de Phalempin n'existait pas encore. En juin 1865, la compagnie des mines de Carvin édifie à l'emplacement actuel de la gare une station provisoire pour le service des voyageurs sur la ligne ferroviaire entre Carvin-centre et le hameau de Libercourt. Cette station était composée uniquement d'un petit bureau en bois pour la vente de billets. La ligne Paris - Lille a été électrifiée en 1958.