Het station Thuillies werd geopend in 1875. Het eerste stationsgebouw was van het stationstype 1873, dit was een standaardontwerp dat de Belgische Staat sinds 1873 oplegde aan privémaatschappijen. In 1943 werd het station vervangen door een nieuw gebouw in traditionele stijl (een voorloper van de typische naoorlogse stations). Het werd ontworpen door architect N. Richard en was één van de laatste stations met dienstwoning voor de stationschef. Thuillies lag aan lijn 109 (Cuesmes - Chimay) en lijn 111 (Thuillies - Laneffe). Beide lijnen werden in de jaren 1960 gesloten voor reizigersverkeer en later ook voor goederenverkeer. Lijn 111 is volledig opgebroken en lijn 109 vormt nu deels een fietspad. Het stationsgebouw doet dienst als privéwoning.