La stazione di Caltanissetta Xirbi, che all'inizio si chiamava Santa Caterina-Xirbi venne costruita nell'ambito della costruzione della ferrovia Palermo-Catania iniziato dalla Società Vittorio Emanuele e proseguito con la Società per le Strade Ferrate della Sicilia, detta anche Rete Sicula. Era infatti parte importante del progetto per connettere mediante la strada ferrata le aree interne della Sicilia con il porto di Catania necessario per le zone zolfifere dell'area centro-orientale dell'Isola e per il convogliamento verso i mercati dei prodotti agricoli. La stazione venne costruita in prossimità di una linea di displuvio e per questo fu sempre soggetta a problemi di smottamenti e allagamenti. Venne inaugurata il 1° luglio 1869 in concomitanza con l'apertura all'esercizio della tratta ferroviaria Stazione di Villarosa- Santa Caterina Xirbi.
Il 15 maggio1870 Bicocca era stata collegata a Catenanuova-Centuripe, il 27 giugno a Raddusa Agira e il 15 agosto a Pirato. La Stazione di Enna fu raggiunta il 1 febbraio 1876 e il 1° marzo 1876 finalmente S.Caterina Xirbi, divenuta dal 1927 Caltanissetta Xirbi. Ci vollero ancora due anni di lavoro perché Xirbi, l' 8 aprile 1878, venisse collegata alla Stazione di Caltanissetta Centrale con un tratto di binario in forte ascesa di poco più di 6 km. Tuttavia il collegamento con Palermo non potè essere attivato se non molti anni dopo con l'inaugurazione, nel 1885 della lunga galleria di Marianopoli. Fino ad allora a Santa Caterina Xirbi avveniva il trasbordo su diligenze, mentre si poteva proseguire per Palermo solo con un lungo giro via Girgenti (Agrigento Bassa)