La gare de Thuillies a été ouverte en 1875. Le premier bâtiment de gare était de « type 1873 », une conception standard imposé aux entreprises privées par l’Etat Belge depuis 1873. La gare a été remplacée en 1943 par un bâtiment de style traditionnel (un précurseur des gares typiques d’après-guerre). Elle a été conçue par l’architecte N. Richard et était une des dernières gares à être équipée d’un logement de fonction pour le chef de gare. Thuillies était situé sur les lignes 109 (Cuesmes – Chimay) et 111 (Thuillies – Laneffe). Ces deux lignes ont été fermées au trafic de voyageurs en 1960 et plus tard au trafic marchandise. La ligne 111 a été complètement déposée et la ligne 109 a été transformée en partie en une piste cyclable (RAVeL). Le bâtiment de gare est maintenant utilisé comme résidence privée.