1882 wurde die ca. 16 km lange eingleisige Strecke nach Travemünde eröffnet. Der Bau dieser Strecke stieß zunächst in den Gremien des Stadtstaates auf vehementen Widerstand, da man negative Auswirkungen auf den Lübecker Hafen befürchtete.
Im August 1880 beschloss die Direktion der LBE die Strecke nach Travemünde als eingleisige Nebenbahn zu bauen. Mit der Station Travemünde Stadtbahnhof nahm das Seebad Travemünde einen bemerkenswerten touristischen (was man damals nicht so nannte) Aufschwung.
Neben einem Freiladegleis gab es 3 weitere Gleise und eine kleine Drehscheibe (handbetrieben vermutlich).
Das jetzige Gebäude wurde 1913/1914 nach den Plänen von Fritz Klingholz errichtet. Auf Wunsch der Eisenbahngesellschaft baute die Stadt eine Verbindungsstraße zwischen Hafenbahnhof und den Schiffsanlegern an der Vorderreihe, die den Namen Rose erhielt.