Станция Дагомыс относится к Северо-Кавказской железной дороге и названа в соответствии с микрорайоном Сочи, в котором находится.
Датой открытия вокзала можно считать 1929 год, когда здесь стали обслуживать первых пассажиров.
В советские годы здесь был остановочный пункт практически для всех составов дальнего следования. Исключение составляли скорые и фирменные поезда – они проезжали станцию без остановки. Со временем «Дагомыс» стал местом остановки только пригородных электричек. Это привело к уменьшению пассажиропотока, и в целом посещения города туристами.
На сегодняшний день некоторые пассажирские поезда снова совершают остановку на терминале; они следуют в Адлер, а также в направлении Краснодара, Туапсе и Майкопа.
В 2013 году была произведена реконструкция станции, а также появились новые терминалы.