Museum Kereta Api Bondowoso, beserta seluruh stasiun dalam Jalur kereta api Kalisat–Panarukan masuk dalam prioritas reaktivasi sejak disahkannya Peraturan Presiden Nomor 80 Tahun 2019. Wacana reaktivasi jalur kereta api ini terus mengemuka sejak 2009. Pasalnya, Jalur tersebut baru menjadi kewenangan Direktorat Jenderal Perkeretaapian sejak berlakunya Undang-Undang Nomor 23 Tahun 2007. Kemudian pada tahun 2022, jalur ini masuk dalam prioritas dan akan dilanjutkan untuk reaktivasi.

Awal pembangunan jalur kereta api ini adalah inisiasi Staatsspoorwegen (SS) membangun rel Surabaya–Malang dan Surabaya–Probolinggo. Kemudian, jalur kereta api tersebut dipanjangkan hingga Panarukan. Pembangunan Jalur Probolinggo–Panarukan ini ada dalam konsesi tertanggal 23 Juni 1893, bersama dengan rencana pembangunan jalur cabang ke Pasirian, Lamongan untuk keperluan pengangkutan pasir besi. Meneruskan jalur kereta api pada tahun 1884, SS membangun jalur ke timur dengan penuh tantangan. Jalur kereta apinya sendiri membelah hutan dan kebun, melewati tempat-tempat terpencil, hingga sampai Jember pada tanggal 1 Juli 1897. Segmen terakhirnya, Jember–Kalisat–Panarukan, kemudian stasiun Bondowoso beroperasi setelah jalur segmen terakhir ini selesai pada tanggal 1 Oktober 1897. Kereta yang melintasi jalur tersebut dahulu difungsikan untuk penumpang dari pelosok Situbondo menuju Stasiun Jember. Stasiun Bondowoso kemudian dinonaktifkan penuh pada tahun 2004 oleh PT KA beserta jalur dan seluruh layanannya karena prasarana yang tua dan kalah bersaing dengan mobil pribadi dan angkutan umum.

Setelah jalur dan stasiun ini nonaktif, kondisi stasiun ini dalam keadaan sangat terpuruk dan terlupakan. Meskipun stasiun ini masih dapat dikatakan “terawat” dengan baik, pada kenyataannya stasiun ini tak pernah digunakan. Tak ada renovasi, hanya sesekali ada pengecatan ulang. Kini Bangunan stasiun ini sudah ditetapkan sebagai cagar budaya oleh Unit Pusat Pelestarian dan Desain Arsitektur PT KAI dan difungsikan sebagai museum per 17 Agustus 2016. Saat ini progres reaktivasi jalur ini sampai pada tahap pernyataan lolos studi kelayakan sehingga wacana reaktivasi menguat kembali.