La gare de Thouaré est construite en même temps que la ligne de chemin de fer reliant Nantes à Tours. La station de Thouaré fait partie des six stations secondaires de la ligne dans le département de la Loire-inférieure (Varades, Oudon, Le Cellier, Mauves, Thouaré et Sainte-Luce).

Elle est inaugurée en 1851 et comme pour les autres stations secondaires, des économies importantes furent introduites au projet de construction, notamment pour l'aménagement des abords.

Le projet initial se compose d'un bâtiment d'accueil des voyageurs et d'une seule voie d'évitement permettant de garer trois ou quatre wagons pour le trafic des marchandises.

Au début des années 1880, prévoyant une augmentation du trafic à la suite de l'ouverture des ponts de Thouaré, les conseils municipaux de Thouaré-sur-Loire et Carquefou, demandent l'établissement d'une halle aux marchandises accompagnée d'un quai de débarquement pour les chevaux et voitures.

Dans un rapport en date du 13 mai 1882, l'Ingénieur ordinaire du contrôle et surveillance des chemins de fer constate que « la station de Thouaré ne comporte actuellement aucun emplacement convenable pour la réception et l'expédition des marchandises. Le trafic, jusqu'à ce jour, s'est borné à quelques expéditions de pommes de terre pendant la saison, mais, aujourd'hui que les ponts sur la Loire sont achevés et sur le point d'être livrés à la circulation, nul doute que les expéditions n'augmentent dans une proportions sérieuse, l'autre rive du fleuve étant très productrice et faisant un commerce assez important de vin, de chanvre et d'osier ».

Ainsi, par l'ouverture des ponts en 1882 reliant les deux rives de la Loire et la proximité de Nantes (environ 10 km), la gare de Thouaré est placée au centre d'un mouvement commercial porté, en grande partie, par les populations riveraines de la rive gauche du fleuve.

En juin 1883, les Ponts et Chaussées valide le projet d'extension de la station de Thouaré et de construction d'une halle aux marchandises au sud de la voie par la Compagnie d'Orléans.

Au tournant des XIXe et XXe siècles, elle est en grande partie fréquentée par des villégiateurs se rendant sur les bords de Loire pour la journée, ou rejoignant leur demeure de villégiature.

Le site de la gare est aujourd'hui un point d'arrêt non géré à accès libre de la SNCF.