Die Bahnstrecke von Delmenhorst nach Hesepe wurde in mehreren Etappen von der Oldenburgischen Staatsbahn eröffnet. Auf dem ersten 7,78 km langen Teilstück von Vechta nach Lohne (Oldbg) begann der Betrieb bereits am 1. September 1888. Auf dem zweiten 48,13 km langen Teilstück von Delmenhorst nach Vechta begann der Eisenbahnbetrieb am 1. Mai 1898. Am 1. November 1899 war die Fertigstellung des 22,32 km langen Teilstücks von Lohne nach Neuenkirchen. Das letzte 10,21 km lange Teilstück von Neuenkirchen (Oldbg) nach Hesepe und damit die Gesamtstrecke wurde am 1. Mai 1900 in Betrieb genommen.Hesepe war eine großräumig verteilte Bauernsiedlung. Mit der Eröffnung der Bahnstrecke und des Bahnhofs bekam die Siedlung erstmals einen Ortsmittelpunkt. In Hesepe trifft die Eisenbahnstrecke Delmenhorst-Hesepe auf die Strecke Osnabrück-Oldenburg. Im Bahnhof halten nur die Züge der Nebenbahn Delmenhorst-Hesepe.In den 1960er Jahren reduzierte sich der Personen- und Güterverkehr auf der Bahnstrecke nach Delmenhorst dramatisch. Die Empfangsgebäude verfielen oder wurden verkauft.Die Gemeinde gliederte man 1972 nach Bramsche ein.2003 erneuerte die Deutsche Bahn AG die gesamte Strecke grundlegend mit elektronischer Signaltechnik und Bahnübergängen.