Станція відкрита під час введення в експлуатацію Московсько-Києво-Воронезької залізниці у 1870 році. Первинна назва станції — Київ ІІ, на станції знаходилося паровозне депо Московсько-Києво-Воронезької залізниці, адже паровозне депо на станції Київ І обслуговувало лише Південно-Західну залізницю.
У 1950-х роках станція отримала назву — Київ-Московський. 1955 року споруджено існуючу будівлю вокзалу. 1957 року станцію було електрифіковано під час електрифікації дільниці Київ-Пасажирський — Бровари.
У 1983 році від станції було прокладено залізничну лінію до Миронівки через Трипілля та Кагарлик, а впродовж 1985—1986 роках цю дільницю залізниці електрифіковано.
6 квітня2017 року станція отримала сучасну назву — Київ-Деміївський[1][2].
Історична та архітектурна цінність об'єктів станції[ред. | ред. код]
Дотепер збереглася будівля колишнього паровозного депо, однак поворотний круг не зберігся.