Hillosensalmi aloitti vaatimattomasti vaihteena eli junakohtauspaikkana Savon radan valmistuessa vuonna 1889. Vuodesta 1900 henkilöjunat alkoivat pysähtyä Hillosensalmella, ja siitä tuli laiturivaihde. Ensimmäinen asemarakennus (vuodelta 1906) näkyy videon alussa kuvan oikeassa reunassa. Uusi, ajan vaatimukset täyttävä asemarakennus valmistui vuonna 1946 hiukan etelämmäs ja toiselle puolelle rataa. Vuonna 1947 Hillosensalmi korotettiin pysäkiksi. Radanoikaisut ja ratapihan laajennus ovat tehneet asemarakennuksen sijainnista ahtaan, ja jopa sisäänkäynnin lippa on jouduttu poistamaan ja kulku sisätiloihin siirtämään. Asema on ollut monenlaisessa käytössä senkin jälkeen, kun säännöllinen henkilöliikenne loppui vuonna 2002. Kesällä 2022 VR palautti koeluontoisesti päivittäiset pysähdykset Hillosensalmella, joka on myös Repoveden kansallispuiston lähiasema. Kokeilu onnistui niin hyvin, että kesäsesonkina 2023 pysähdykset alkoivat jo 29.4. ja jatkuivat aina 28.10. saakka. Vuonna 2024 Helsingistä Kuopioon kulkeva IC63 pysähtyi ”Hillosissa” (klo 10.13) jo 27.4. alkaen ja vastaavasti Kuopiosta Helsinkiin palaava IC68 (klo 16.42) aina lokakuun 26. päivään saakka. Keväällä 2025 pysähdykset alkavat lauantaista 26.4. Asemalta on ollut bussiyhteys kansallispuiston Lapinsalmen portille ja käytettävissä on myös venetaksi ja muitakin matkailupalveluita.

Aseman miehityksen päätyttyä tiloissa on toiminut posti ja sittemmin kesäkahvila sekä Repoveden kansallispuistoon liittyvää yritystoimintaa. Nykyisin asemarakennus on yksityisomistuksessa. Kansallispuistoon ja kesämatkailuun liittyviä palveluja tarjoavat Orilammen Maja ja Lomakeskus, Seikkailuviikari ja Kuutin kolo -yritykset.

Hillosensalmen asemalla on täyspitkä laituri, ainoana Kouvolan ja Mäntyharjun välillä, ja näin siellä voivat pysähtyä pidemmätkin henkilöjunat. Joskus tämä on ollut tarpeen myös mm. ratatöiden vaatiessa tilapäistä vaihtoa junasta bussiin kuten huhtikuussa 2018:

Hillosensalmi on suosittu myös tilausjunien ja museoliikennettä harjoittavien perinnejunien pysähdyspaikkana.