Stasiun Chanai dibuka pada tanggal 25 November 1919. Dengan privatisasi Kereta Api Nasional Jepang (JNR) pada 1 April 1987, stasiun ini berada di bawah kendali JR Hokkaido.[1]
Hingga tahun 1972, stasiun ini menjadi kantor dan depo untuk Jalur Chanai (Jalur Kereta Api Kota Hamanaka) dengan lebar rel 762 mm, yang menghubungkan Nishien-Shubetsu di daerah terpencil, Bekambeushi di Kota Akkeshi, dan Kamifuren di Kota Betsukai (Desa Betsukai pada saat beroperasi).