Відкрили станцію під назвою Іванівка (за найменуванням довколишнього села) в листопаді 1873 р. під час будівництва ділянки від Синельникове до Катеринослава (тогочасне місто Дніпро) приватної залізниці Лозова–Севастополь. У 1897 році селище і станція отримали найменування Іларіонове на ім’я тутешнього найбільшого землевласника Іларіона Воронцова-Дашкова. Завдяки йому було збудовано водозабірний пристрій і проведено водопровід до станції. Це дозволило організувати на станції заправку паровозів водою. При необхідності тут же вони могли довантажити і паливо. У наш час станція Іларіонове продовжує виконувати свої функції. Тут можна придбати квитки на всі пасажирські поїзди. Прийому і видачі багажу немає.