W projekcie wybudowanej w 1902 r. jednotorowej linii Kolei Warszawsko – Kaliskiej pomiędzy stacją Zgierz a stacją Łódź Kaliska nie przewidziano stacji pośredniej. Po II wojnie światowej pod koniec lat 40. na odcinku po północnej stronie przejazdu kolejowego na ul. Limanowskiego – Aleksandrowskiej biegnącym wśród pól niedawno przyłączonej do Łodzi wsi Żabieniec w związku z planami budowy szeregu magazynów przy ul. Brukowej uruchomiono stację. Początkowo układ torowy stacji Żabieniec składał się z dwóch torów stacyjnych oraz toru wyciągowego, od którego odchodziły w kierunku wschodnim trzy krótkie bocznice. W 1951 r. urządzono tu przystanek osobowy z dwoma jednokrawędziowymi peronami ziemnymi. Za budynki stacyjne służyły stare pudła wagonów osobowych. W 1953 r. nazwę stacji zmieniono na Łódź Żabieniec. W 1954 r. linię kolejową przebudowano na dwutorową. Z roku na rok przybywało bocznic po stronie wschodniej. W połowie lat 50. wybudowano ponad dwukilometrową bocznicę przecinającą ul. św. Teresy, Pojezierską i sięgającą ul. Limanowskiego z trzytorową stacja przemysłową do obsługi obiektów po wschodniej stronie ul. Brukowej oraz pierwszą bocznicę po stronie zachodniej do chłodni składowej.



Od początku lat 60. rozpoczęto budowę dzielnicy przemysłowej Teofilów, co pociągnęło za sobą konieczność powstania następnych bocznic kolejowych. Do końca lat 70. stacja została rozbudowana o siedem torów po wschodniej stronie i trzy po zachodniej. Bezpośrednio z terenu stacji wybiegało dziewiętnaście bocznic, których długość torów podstawowych bez odgałęzień na terenie zakładów przemysłowych i torów bocznych przekroczyła 20 km. Najdłuższą była bocznica mającą ponad 3 km obsługująca m.in. Fabrykę Transformatorów „Elta”, Zakłady „Stomil” i Zakłady Tekstylne „Teofilów”. Ruch zabezpieczały dwie nastawnie położone na końcach stacji, początkowo funkcjonujące w budynkach drewnianych, od 1962 r. zastąpione obiektami murowanymi rozbudowanymi w 1965 r. W 1968 r. wybudowano po stronie wschodniej w rozwidleniu bocznicy do „Centrostalu” piętrową nastawnię manewrową (od 1996 r. już nieistniejącą). Wzniesiono też wagę wagonową i dwukondygnacyjny budynek mieszkalno-biurowy (rozebrany z kolei w 2003 r. podczas przebudowy wiaduktu).



W 1965. ukończono budowę wiaduktu nad torami na ul. Limanowskiego – Aleksandrowskiej. W tym samym roku nastąpiła elektryfikacja linii. W 1972 r. uruchomiony został po południowej stronie wiaduktu dworzec Łódź Żabieniec z parterowym dwuczęściowym budynkiem dworcowym, z dwoma peronami i przejściem pod torami.



W latach 90. w związku ograniczeniem przewozów towarowych koleją oraz likwidacją wielu podmiotów dotychczas wykorzystujących bocznice na stacji nastąpił znaczący spadek natężenia ruchu. Obecnie z bocznic korzystają, i to w stopniu nieporównywalnym do tego w czasach dawniejszych, tylko elektrociepłownia i fabryka ABB. W 2009 r. po remoncie dworzec został zamknięty i zrezygnowano z prowadzenia odprawy pasażerów. Pomieszczenia w części południowej, gdzie wcześniej była poczekalnia i kasy biletowe, wydzierżawiono na lokal gastronomiczny. W 2015 r. ograniczona została znacznie liczba pociągów dalekobieżnych zatrzymujących się na stacji. Od połowy 2015 r. zatrzymują się tu pociągi Łódzkiej Kolei Aglomeracyjnej.