Postavili ju v roku 1897. Po zrušení oboch tratí do Rakúska, po druhej svetovej vojne, jej význam z hľadiska osobnej dopravy upadol a dlhé roky tu jazdili najmä nákladné vlaky. Situácia sa zmenila v 90. rokoch 20. storočia, keď ju od základu prestavali. Opätovne ju uviedli do prevádzky dňa 10. júna 1998. Svojou modernou architektúrou a výrazným vzhľadom sa zaradila medzi najkrajšie vlakové stanice.
V stanici do decembra 2010 zastavovali medzinárodné vlaky smerujúce do Maďarska, Poľska a Česka. Bola východiskovou stanicou pre vlaky do Viedne a iných rakúskych miest, ako aj pre veľmi malý počet vnútroštátnych vlakov.
Od zmeny cestovných poriadkov v decembri 2010 boli zrušené všetky vlaky do Maďarska a obmedzené vnútroštátne vlaky do stanice Bratislava-Nové Mesto. Od decembra 2011 zrušili aj všetky osobné vlaky v úseku Bratislava-Nové Mesto a Bratislava-Petržalka. Potom v v stanici Bratislava-Petržalka zastavovali len regionálne vlaky z Viedne a do Viedne.
Nedávno obnovili regionálne vlaky z Petržalky do maďarského Hegyéshalomu a od zmeny cestovného poriadku v roku 2018 pribudlo nové spojenie v rámci mesta, a to zo stanice Bratislava – Nové Mesto do stanice Bratislava – Petržalka. Premávať bude cez Prístavný most, kadiaľ šesť rokov vlak nejazdil.
Väčšina osobných vlakov jazdí z koľají č.8 a č.10, čiže z 1. nástupišťa.
Z technického hľadiska je stanica zaujímavá tým, že sa v nej stretajú dve trakčné sústavy – slovenská 25 kV/50 Hz a rakúska 15 kV/16,7 Hz.
Stanicu spája s centrom mesta pešia a cyklistická trasa Petržalské korzo.
Systém koľajovej dopravy v Petržalke v rokoch 1914 –až 1945 dopĺňal aj hybrid električky a vlaku nazývaný „Električka Bratislava – Viedeň„.
