Alhoewel het stationsgebouw van Ommen tot een 2e klasse station werd gerekend, is het aanzienlijk groter dan haar soortgenoten zoals die in Dalfsen, Mariënberg en Hardenberg werden gebouwd. Het is zelfs het grootste NOLS-station dat werd gebouwd, Het gebouw is aanzienlijk groter dan het stationsgebouw van Veendam, dat een 1e klasse station is. Kennelijk zat het klassenverschil niet zozeer in de grootte van het stationsgebouw.
Het station werd door niemand minder dan Eduard Cuypers ontworpen, een neef én leerling van de beroemde bouwmeester P.J.H. Cuypers. Ed. Cuypers maakte -als stationsontwerper- al eerder naam met het schitterende, maar helaas verwoeste stationsgebouw van 's Hertogenbosch. Ook was hij later betrokken bij de bouw van het monumentale station van Haarlem.
Het stationsgebouw van Ommen lijkt op het eerste gezicht een grotere versie van dat van Dalfsen te zijn, maar als je goed kijkt zijn er wel degelijk grote verschillen. Eigenlijk is alleen het hoge linker geveldeel hetzelfde. Het middendeel is een stuk breder en heeft een andere gevelindeling. Ook het rechter geveldeel lijkt iets breder, maar dit kan ook gezichtsbedrog zijn. De houten beschieting loopt nu in één lijn, terwijl het beschot in Dalfsen wat onregelmatig van hoogte is. De lichte kleur is overigens pas veel later aangebracht. Daarnaast heeft het stationsgebouw een stenen goederenloods in tegenstelling tot "Dalfsen" dat een houten loods heeft. Aan de linkerkant is een opvallende uitbouw aanwezig, dat oorspronkelijk een halfopen wachtruimte was.
Het stationsgebouw kwam aan het einde van het jaar 1902 gereed en werd kort na de jaarwisseling in gebruik genomen. De eerste twee jaar was Ommen het eindstation, maar in 1905 kwam hieraan een einde toen de spoorlijn werd doorgetrokken naar Coevorden, en later dat jaar naar Stadskanaal. Gedurende korte tijd is Ommen zelfs een overstapstation geweest. In 1910 nam de Overijsselse Locaalspoorweg-Maatschappij Deventer-Ommen (OLDO) haar spoorlijn in gebruik, waardoor men vanuit Ommen rechtstreeks naar Deventer kon reizen zonder hiervoor eerst naar Zwolle te moeten gaan.
In de tijd dat Ommen ook het eindpunt voor de OLDO-spoorlijn uit Deventer was kende het spooremplacement haar grootste omvang. Drie perrons telde het destijds, met overigens ook slechts drie perronsporen. Ook het station werd in de loop van de tijd uitgebreid en verbouwd. In 1931 werd de stenen goederenloods een flink stuk verlengd en voor de ingang van het stationsgebouw werd een nieuwe ingangsgevel opgetrokken ten behoeve van uitbreiding van de kantoorruimte. Dit ging echter wel ten koste van de ingangsluifel, dat nu als dak van de uitbreiding diende. Overigens werd niet het hele middendeel volgebouwd. Een smal stuk bleef open, omdat de voordeur van de stationswoning zich in de zijkant van het uitstekende geveldeel bevindt.
De spoorlijn naar Deventer was maar een kort leven beschoren. Al na 25 jaar viel het doek voor de OLDO. Kort daarop werden het derde perron en het spoor naar Deventer opgebroken. In 1938, drie jaar nadat de OLDO failliet ging, gebeurde hetzelfde met de NOLS. Even leek het er op dat het ook gedaan was met de NOLS-spoorlijnen. Ook de spoorlijn Zwolle-Emmen-Stadskanaal dreigde toen opgeheven te worden maar daar stak de toenmalige minister van defensie een stokje voor. Ook in de jaren na de Tweede Wereldoorlog werd het voortbestaan van de spoorlijn (welke inmiddels tot Emmen was ingekort) meerdere keren ter discussie gesteld.

Boven: Station Ommen. Het stationsgebouw verloor in 2004 haar functie. Sindsdien staat de benedenverdieping leeg. De stationswoning wordt nog altijd bewoond.

Onder: Aan de perronzijde is in de loop van de jaren wel het nodige veranderd. De smalle perrons hebben plaatsgemaakt voor een -eveneens niet al te breed- eilandperron. Van de diverse uitbouwen die aan de perrongevel werden "geplakt" is er nog één (tussen stationsgebouw en goederenloods) vergebleven.

Onder: Het stationsgebouw zoals het er in de jaren zeventig nog uitzag. De zware houten schuifdeuren van de goederenloods zijn nog aanwezig. Deze zijn inmiddels verdwenen. Tussen de twee uitstekende geveldelen werd in de jaren dertig een nieuwe ingang gebouwd. Ook deze ingang is inmiddels allang verdwenen.

Onder: De perronzijde van het station, waarschijnlijk aan het begin van de jaren zeventig. Vanuit de uitbouw aan de perrongevel werden de seinen en wissels bediend. Nadat de beveiliging werd gemoderniseerd werd de uitbouw gesloopt. De handelinrichting van deze seinpost is overigens bewaard gebleven.