旗山車站位於旗山老街中山路的起點，是一座建於1913年至1915年間的擬洋風木造建築。這座車站融合了和式、維多利亞式及哥德式風格，外觀塗裝為淡藍色，具備獨特的八角型尖屋頂與三角形山牆。旗山車站的內部骨架採用日本傳統建築工藝與當時流行的「褲腰屋根」設計，這種和洋混搭的視覺式樣使其成為當地最知名的地標。
旗山車站曾是糖業鐵道「旗尾線」最重要的客貨運輸樞紐，連接九曲堂與旗尾，並可轉接縱貫鐵道通往全台。在1930年代的黃金時期，旗山車站的年旅客載運量曾超過36萬人次，在當時的高雄州內僅次於屏東驛與高雄驛，位居第三名。隨著公路運輸興起，該線路於1978年全面停駛，軌道於1982年拆除，僅餘車站本體與部分河床橋墩。
旗山車站於2005年公告為歷史建築，經修復後於2016年以「糖鐵故事館」之名重新開幕。遊客在館內可以看見修復完成的編號353蒸汽機車頭，並能進入車廂親自體驗旗尾線蒸氣動感火車的模擬運行。車站前後原本鋪設有五分車軌道，現已轉型為展示空間，介紹當地的糖業歷史與鐵道故事。
現場環境保留了舊有的半木骨造與桁架結構，車站大廳展示著各類香蕉文創商品與觀光資訊。遊客在欣賞這座如童話小屋般的典雅站體時，也能透過實體車輛與動態模擬，觀察早期糖鐵運輸的具體畫面。旗山車站目前由高雄市政府文化局管理，持續作為歷史展示與文化體驗的空間。
