Название города происходит от названия кустарниковых растений рода вербы, которые были распространены в этой местности на берегах небольшой, ныне пересохшей, речки.
Пристанционный поселок Лозовая возник в 1869 году при строительстве железной дороги с центральных регионов России к черноморским портам. Лозовский железнодорожный узел образовался на пересечении Курско-Харьковско – Азовской и Лозово – Севастопольской дорог, которые входили в состав Южной железной дороги и строились в 1869-1875 гг.
Вступив в действие, эта железнодорожная магистраль соединила хлебные районы с морскими портами, оказав содействие развитию этого края. Лозовая стала пунктом закупки и отправки хлеба на Левобережье; в городе начали появляться торговые склады, хлебные элеваторы, мельницы, конторы, банки.
В то время железнодорожный узел состоял из двух станций – Лозовая –Азовская и Лозовая – Севастопольская, но в конце XIX века возник вопрос о повышении пропускной способности некоторых железных дорог и 8 июля 1889 года вышел указ императора о постройке на ст. Лозовая нового вокзала – общего здания для обеих дорог.
Строительство вокзала было завершено в декабре 1892 года, а открытие состоялось 14 сентября 1893 года – с этого времени начинается история вокзала ст. Лозовая. В 1903 году до станции Лозовая продолжили частную Киево – Полтавскую железную дорогу.
К концу 1927 года в Лозовой проживало более 12 тыс. человек; в 1928 году станция Лозовая стала большим железнодорожным узлом, а поселок получила статус города, который в 1932 году вошел в состав Харьковской области. С 1962 года Лозовая город областного значения.
Во время Великой Отечественной войны здание вокзала было разрушено, а после войны восстановлено по проекту архитекторов Лымаря и Цейтлина; современное здание вокзала сдано в эксплуатацию в 1950 году. В 1958 году была произведена электрификация участка железной дороги Харьков –Лозовая, а позже на электрическую тягу были переведены участки Лозовая –Севастополь и Лозовая – Донбасс
