Jednotorowa linia kolejowa z Mysłakowic do Karpacza została otwarta 29 czerwca 1895 roku. Otwarcie tego 6,9 km odcinka doprowadziło do zwiększenia ruchu turystycznego na przełomie XIX i XX wieku. W 1925 roku zakończono budowę obecnego dworca kolejowego. 19 czerwca 1934 zakończono elektryfikację tej linii napięciem przemiennym 15 kV o częstotliwości 16⅔ Hz. Sieć trakcyjna została zlikwidowana zaraz po zakończeniu II wojny światowej. Połączenia pasażerskie były realizowane do 2 kwietnia 2000 roku, kiedy odjechał z Karpacza ostatni regularny pociąg osobowy. Całkowite zawieszenie ruchu kolejowego na całej trasie nastąpiło zarządzeniem z dnia 23 listopada 2000 roku. W 2008 roku dworzec kolejowy przejął zarząd miasta, który przystąpił do remontu zabytku. Od czerwca 2012 w budynku działa Muzeum Zabawek. W sezonie letnim uruchomiane były przejazdy ręcznymi drezynami kolejowymi. Tor drezyny znajduje się przy dworcu kolejowym w Karpaczu.
Regularne połączenia pasażerskie z Jeleniej Góry do Karpacza obsługiwane przez koleje dolnośląskie powróciły 15 czerwca 2025 roku.