Le 19 juillet 1858 est ouverte la ligne Tours - Le Mans du Paris-Orléans. Le premier dépôt de Château-du-Loir est ouvert avec une plaque tournante de 5 mètres 25.
En 1879 et 1881, la compagnie des chemins de fer du Paris-Orléans ouvrent de nouvelles lignes au départ de Château-du-Loir. Ces lignes sont dirigées vers Saint-Calais (1879) et Blois (1881).
Le 11 juillet 1886, les chemins de fer de l'Etat ouvrent la ligne Paris-Bordeaux. Château-du-Loir devient une étape sur ce tronçon national. Cette nouvelle ligne est concurrente de l'autre ligne reliant Paris à Bordeaux de la compagnie du Paris Orléans qui dessert elle Tours, Poitiers et Angoulême.
En 1889, débutent les travaux pour la construction d'une rotonde à 10 voies. Ces travaux sont achevés en 1891.
En 1938, les compagnies de chemins de fer privées sont nationalisées par l'Etat pour constituer la Société Nationale des Chemins de fer Français (SNCF). Cette nouvelle entité dispose de deux lignes reliant Paris à Bordeaux, celle ex-Etat, l'autre ex-P.-O. C'est cette dernière qui est privilégiée. Par conséquent, la ligne par Château-du-Loir est délaissée.
Le dépôt est finalement fermé en 1954. (Source Wikipédia)