La stazione nacque nel secondo dopoguerra, quando per esigenze urbanistiche e stradali a Cagliari si decise di spostare il capolinea delle Ferrovie Complementari della Sardegna dalla centrale stazione di viale Bonaria ad una zona della città in cui fosse minore l’impatto del transito dei treni sulla viabilità.
Varie furono le proposte e le interpellanze parlamentari in quegli anni, e tra le varie soluzioni si parlò del trasferimento degli impianti nella stazione FS o nella zona est della città, con le conseguenti modifiche al tracciato ferroviario.
Essendo ritenuta prioritaria da parte del governo la presenza della stazione nel centro della città per favorire i volumi d’utenza e non disincentivare l’utilizzo del mezzo, la scelta finale fu di spostare il capolinea della ferrovia per Isili in piazza Repubblica.
Tuttavia l’esiguità degli spazi a disposizione in quest’area portò alla decisione di edificare i nuovi depositi e le nuove officine ferroviarie nell’allora frazione di Monserrato nei pressi della Statale 554, dove fu creata anche una nuova stazione.
La chiusura dello scalo di viale Bonaria e la contemporanea apertura della nuova stazione di Cagliari-Monserrato avvennero il 1º dicembre 1968. Nel progetto era prevista anche la costruzione di una ferrovia Monserrato-San Paolo che raccordasse il nuovo scalo con quello FS di Cagliari, tuttavia i lavori, benché avviati, non furono mai portati a termine e la linea restò sulla carta.
La struttura passò alle neonate Ferrovie della Sardegna nel 1989, le quali nell’ambito del progetto Trenino Verde costruirono nell’area dello scalo un museo dedicato all’attività delle ferrovie secondarie sarde, inaugurato nel 1996.
Sempre in quel decennio la stazione mutò denominazione in stazione di Monserrato, in quanto quest’ultimo centro divenne un comune a sé stante indipendente da Cagliari.
La stazione, sede dei principali depositi del compartimento cagliaritano delle FdS, divenute nel 2008 l’ARST Gestione FdS, fu interessata ad ulteriori lavori di potenziamento degli impianti nella sua area all’inizio del nuovo millennio, in corrispondenza della realizzazione della Rete tranviaria di Cagliari.
Nella zona ovest del piazzale delle rimesse furono costruiti i depositi della tranvia (il “CRM”, Centro Rimessa e Manutenzione) e i relativi binari di accesso.
Inoltre sempre in questa parte dell’area dello scalo ferroviario è stata costruita la fermata di San Gottardo, capolinea della linea 1 della tranvia.
Nel marzo 2008, in coincidenza con l’apertura della tranvia, l’area della stazione di Monserrato è divenuta il nuovo capolinea della ferrovia per Isili, i cui treni ora si attestano a San Gottardo; tuttavia proprio l’apertura della fermata posta all’estremità ovest dell’area di competenza dello scalo ha ridotto notevolmente il numero di treni effettuanti sosta dinanzi al fabbricato viaggiatori di Monserrato.
Nel 2010 la stazione è passata alla gestione dell’ARST; dal 2015 inoltre nello scalo transitano anche i tram della linea 2 della tranvia, grazie all’esercizio alternato treno-tram sul tronco ferroviario verso Settimo San Pietro, per cui lo scalo era già attrezzato in precedenza con linea aerea per prove di esercizio.
