Železniční stanice Hvězdonice byla vybudována v souvislosti se stavbou železniční tratě Kolín–Sázava–Čerčany s odbočkou do Kácova. Stavba tratě začala v srpnu 1899 a již 15. prosince 1900 byl zahájen provoz v úseku Kolín–Nový Dvůr nad Sázavou (dnešní Rataje nad Sázavou předměstí). Po dokončení ocelového mostu přes Sázavu v Ratajích pak byl do provozu předán i zbylý úsek, tedy trať z Čerčan až do Kácova. Na celém úseku byl pravidelný provoz zahájen 6. srpna 1901.