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明治43年(1910)8月20日，高砂製糖株式會社所修建的九曲堂至旗尾的鐵道線開始營運。蕃薯藔驛(旗山車站)站體約創建於大正2年(1913)至大正4年(1915)間。八角形尖頂彷如西方童話世界裡的小屋，然而三角形屋頂、山牆和內部骨架儘是日本傳統建築工藝，特別是當時相當流行的「褲腰屋根」，更是滿滿的日本風。如此一來，整體建築構成一種獨特且深富多重視覺享受的和洋混搭式樣，至今仍顯得輕巧與別緻。
車站站體前後原本各鋪了五分車的鐵軌。後面軌道是主要車道，向東經旗尾糖廠，終點可達美濃的竹頭角庄；軌道往南直抵九曲堂庄，在此可轉接縱貫鐵道，進而連通打狗港市，乃至全台。其中，蕃薯藔驛就是此鐵道線最重要的客貨運輸樞紐。無疑地，這是近代旗山發展史上劃時代的交通建設。昭和3年(1928)3月，旗尾糖廠調整鐵道的營運策略，改以乘客為本位，提昇機動車車頭、重新訂做車廂、增加班次，使旅客運輸更為舒適、便利。這個經營策略受到大眾肯定，1930年代以後，蕃薯藔驛的乘客人數從10萬飆升至30萬上下，昭和12年(1937)更高達36萬多人，僅次於屏東驛和高雄驛而為高雄州內鐵道旅客運輸量的第三名。
二戰後，隨著公路運輸的便利性逐漸取代旗尾線的鐵道運輸，五分車逐漸回歸載運砂糖原料與成品，1970年代製糖業也沒落，民國67年(1978)旗尾線停駛，民國71年(1982)拆除全線軌道，只剩下火車站本體和幾根位於河床上的橋墩。後來歷經幾度波折，終於民國94年(2005)7月公告為歷史建築。