Pavilnio geležinkelio stotelė įkurta dar cariniais laikais, kuomet buvo statomas geležinkelių tinklas. Pavilnyje buvo įsikūrusi geležinkelio statytojų gyvenvietė, o ši stotelė tapo jų susisiekimo būdu su Vilniaus centru. Tais laikas čia traukiniai stodavo kas 10-15 minučių.