L’établissement d’une ligne ferroviaire de Mamers à Saint-Calais, étudié dès le début des années 1860, offrait deux possibilités de tracé entre Connerré et Bonnétable. Le premier passait par Briosne, Beaufay, Torcé, Saint-Célerin et La Chapelle-Saint-Rémy, le second par Tuffé. Une pétition des habitants du canton de Tuffé recueillit 1215 signatures, appuyant les arguments du conseil municipal estimant que la localité méritait toute la considération de l’administration, "par son sol riche en produits, pour ses vastes prairies qui ont besoin d’une prompte et facile circulation […] pour sa population active et laborieuse et son marché aux denrées, susceptibles d’un grand accroissement". L’écoulement des productions des manufactures de poterie et faïencerie établies en forêt de Bonnétable, à Tuffé et à Prévelles, ainsi que le statut de chef-lieu de canton de Tuffé, devaient faire définitivement peser la balance en faveur du second tracé, qui plus est moins coûteux et plus direct.

La station prévue à Tuffé est de deuxième classe, ce qui définit la taille et le nombre de travées (deux) du bâtiment des voyageurs, mais aussi l'ampleur de la halle à marchandises qui y est accolée. Construite en 1872, selon les plans donnés en 1868 par l’ingénieur Alfred Faliès, la station est appelée à desservir un bassin d’environ 3500 habitants, comprenant les communes de Saint-Hilaire-le-Lierru, Prévelles, Saint-Denis-des-Coudrais, La Bosse, jusqu’à la construction d’une halte supplémentaire à Prévelles dans les années 1910. Selon un rapport de l’époque, "la gare de Tuffé est établie sur le bord du chemin de grande communication n°7 […] et à l’extrémité d’une des principales rues du bourg : la rue Cossonneau [devenue rue de la Gare]. Cette gare se trouve aussi rapprochée que possible du centre de la localité ; elle est d’un accès très facile. Malheureusement, la configuration du sol et la disposition des lieux nous ont obligé à l’établir en courbe. Cet inconvénient […] est d’ailleurs racheté par un avantage ; car, du bâtiment des voyageurs, placé au sommet de la courbe, on pourra voir, de chaque côté, le départ et l’arrivée des trains". En 1918, un second quai est établi à 100m au sud à la demande du directeur de la fonderie.

Sur la façade, une plaque rappelle la rafle et la déportation de 23 juifs à Tuffé en 1942, lesquels étaient arrivés de Bretagne par convoi via cette même gare et placés en résidence forcée dans la commune. Après la guerre, le trafic diminue face à la concurrence de l’automobile, et la ligne Mamers-Saint-Calais est fermée aux voyageurs en 1965, puis aux marchandises en 1977. La gare de Tuffé appartient au tronçon de l’ancienne ligne remis en service en 1978 entre Beillé et Bonnétable, à vocation touristique (association Transvap). Le bâtiment est ensuite restauré, les auvents de part et d'autre du bâtiment des voyageurs sont supprimés pour donner de la lumière à l'étage conservé comme logement. Le rez-de-chaussée accueille depuis juin 2016 le centre d’interprétation de l’architecture et du patrimoine (CIAP) du Pays d’art et d’histoire du Perche Sarthois.