Stasiun Ōnuma dibuka pada tanggal 5 Juni 1907 sebagai halte sementara Ōnuma-Kōen ("kari-teishajō") untuk penumpang di jalur Kereta Api Hokkaido yang sudah ada. Perusahaan kereta api dinasionalisasi pada tanggal 1 Juli di tahun yang sama. Halte tersebut ditutup "untuk sementara waktu" pada tanggal 21 Desember 1907.[2]
Halte tersebut dibuka kembali setelah Kementerian Komunikasi mengumumkan dalam Lembaran Negara (diterbitkan 25 Mei 1908) bahwa halte tersebut akan dibuka selama musim panas dan musim gugur dan bahwa tanggal pembukaan dan penutupan akan diumumkan di stasiun setiap saat.[2] JR Hokkaido mengklaim bahwa stasiun tersebut dibuka pada 1 Juni 1908.[3]
Pada tanggal 16 Desember 1911 dan 11 Januari 1913, diumumkan bahwa stasiun tersebut akan dibuka selama musim dingin. Pada tanggal 4 November 1913, diumumkan bahwa stasiun tersebut akan dibuka kapan pun diperlukan. Layanan angkutan barang dimulai pada tanggal 1 Juni 1917. Pemberhentian sementara tersebut berganti nama menjadi Ōnuma pada tanggal 15 Juni 1920 dan ditingkatkan menjadi stasiun penuh pada tanggal 11 November 1924.[2]
Layanan angkutan barang dihentikan pada tanggal 20 Mei 1960. Nama stasiun dikembalikan menjadi Ōnuma-Kōen pada tanggal 1 Mei 1964.[2]
