Charlottenlund station ligger på Kystbanen, som blev åbnet til Klampenborg 22-7 1863. S-banen til Klampenborg blev åbnet 15-5 1934. Stationen er i dag kun S-togs station. Kystbanens tog stanser ikke længere i Charlottenlund. Stationen stammer fra banens åbning. Den oprindelige stationsbygning blev nedrevet i 1897, da Kystbanen blev åbnet fra Klampenborg til Helsingør (Snekkersten). Den nuværende stationsbygning er fra 1899.