La station de Holtzheim est mise en service le 29 septembre 1864 par la Compagnie des chemins de fer de l'Est, lorsqu'elle ouvre à l'exploitation la section, à voie unique, de Strasbourg à Barr de sa ligne de « Strasbourg à Barr, à Mutzig et à Wasselonne »[2]. Le bâtiment, dont plus rien ne subsiste, se présente sous la forme d'une maison de garde agrandie[3].
En 2012, la gare a une moyenne de 19 montées-descentes par jour de semaine, ce qui fait d'elle la moins fréquentée de l'agglomération strasbourgeoise[4].
En 2014, c'est une gare voyageurs d'intérêt local (catégorie C : moins de 100 000 voyageurs par an de 2010 à 2011), qui dispose de deux quais, un abri et deux passages à niveau pour les piétons[5].
À la mi-décembre 2015 (dernier arrêt d'un train le 12), la desserte de la halte est supprimée[6].
↑Reinhard Douté, Les 400 profils de lignes voyageurs du réseau français : lignes 001 à 600, vol. 1, Paris, La Vie du rail, , 238 p. (ISBN978-2-918758-34-1), « (110) Strasbourg - St-Dié », p. 63.
↑François Palau et Maguy Palau, Le rail en France : Le Second Empire (1864 - 1870), t. 3, Paris, Palau, , 237 p. (ISBN2-9509421-3-X), « 7.14 Strasbourg-Barr 29 septembre 1864 », p. 27.
↑« Halte ferroviaire Holtzheim », sur ter.sncf.com/alsace (consulté le ) : « L'arrêt Holtzheim ne sera plus desservi à compter du dimanche 13 décembre 2015. ».
