Het stationsgebouw in Vilsteren is ca. 1980 afgebroken, nadat al eerder Vilsteren niet meer aangedaan werd als tussenstation van de lijn Zwolle-Emmen. Na de oprichting van de Noord-Ooster-Lokaal Spoorweg maatschappij in 1899 werd al spoedig begonnen met de aanleg van de spoorlijn en het bouwen van de stationsgebouwen. In 1902 was men van Zwolle al tot Ommen gevorderd en de lijn naar Mariënberg was nagenoeg gereed. De stations werden gebouwd onder architectuur van de bekende architect Ed. Cuypers. Ommen en Dalfsen kregen "grote" gebouwen en het station Vilsteren werd kleiner uitgevoerd. Op 15 januari 1903 werd de lijn Zwolle-Ommen geopend. In het begin reden er vier treinen dagelijks heen en weer. Afgezien van het station Dalfsen stopten de treinen bij Herfte, Veldhoek, Emmen/Marshoek, Rechteren en Vilsteren. De eerste drie stopplaatsen hadden alleen maar een halte, terwijl Vilsteren dus een station had. Stationschef in Vilsteren was van 1918 tot 1923 H.W. Smith. In 1905 werd het baanvak Ommen-Marienberg-Coevorden voltooid en in 1910 was het spoor doorgetrokken via Emmen tot Stadskanaal en Zuidbroek. Vanaf het begin leverde de exploitatie van de lijn problemen op en was er voortdurend sprake van verlies. Door de economische crisis van de jaren dertig ging het vervoer sterk achteruit. Het noordelijke gedeelte vanaf Emmen werd opgeheven en het aantal stopplaatsen werd drastisch verminderd. Tussen Ommen en Mariënberg verdwenen als eerst de haltes in Junne en Beerze. Kort nadien verdwenen de stopplaatsen Herfte, Veldhoek, Marshoek/Emmen en in 1938 ook Rechteren en Vilsteren. Het station Vilsteren werd nog lange tijd voor goederen (hout) vervoer gebruikt. Eind 1979 werd uiteindelijk besloten het station Vilsteren af te breken.