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明治28年（西元1895年）日人治臺以後，積極建立統治所需之基礎公共設施，交通建設即為當時被優先進行重要施政項目，明治41年（西元1908年）縱質鐵路全線通車，使臺灣西部各主要城鎮得以連成一氣。
　　
二水最早的火車停靠站「二八水驛」即落成於當年，當時僅有座月臺供乘客上下車，至大正7年（西元1918年）增建木造站房，並設置木造天橋；大正8年（西元1919年）開始興建集集支線，並在二水車站旁附設支線蒸汽火車專用添水加煤設施、保養分駐所、工務養護隊、檢車站等，日大正10年（西元1921年）集集支線開始營運，由二水到車埕的支線成為當時全臺最長鐵道支線，本站亦成縱貫線重要車站之一。大正9年（西元1920年）「二八水驛」改稱「二水驛」，昭和8年（西元1933年）時車站改建成現今所見之鋼筋混凝土造建築。