La Stazione Leopolda (dedicata al Granduca Leopoldo II) fu in inaugurata il 12 giugno 1848 per collegare con ferrovia Firenze a Livorno (già era attiva la Livorno- Pisa, prima della Toscana). Fu costruita vicino alla Porta al Prato dall’architetto Enrico Presenti. Pochi mesi prima era stata inaugurata la più centrale Stazione Maria Atonia (dedicata alla moglie del Granduca) che presto assorbì il traffico e quindi la Leopolda venne chiusa già nel 1860.

Iniziò così la questione di come riutilizzare l'edificio. Nel 1861 i locali vennero usati per ospitare la prima Esposizione Nazionale, inaugurata da Re Vittorio Emanuele II, alla quale parteciparono più di seimila espositori nei più disparati campi delle arti, delle scienze e delle industrie italiane, e che fu visitata da circa trentamila persone. Fu una delle prime occasione nelle quali vennero esposti quadri della nascente scuola dei macchiaioli. Ma il risultato piuttosto deludente per gli organizzatori (i paganti furono alla fine solo tremila circa) portò a non ripetere l'esperienza.

Durante il periodo di Firenze Capitale (1865-1871) vi fu ospitata la Direzione Generale delle Gabelle e della Dogana, dopo una ristrutturazione architettonica a cura dell'architetto Marco Treves, che sopraelevò i corpi laterali e divise ricavò altre stanze per gli uffici creando un mezzanino.

Oltre agli uffici, la stazione ospitò anche un'officina per la manutenzione dei treni, usando in piccola parte i vecchi binari ferroviari. Più tardi, dal 1905 l'officina venne potenziata usando gli spazi lasciati vuoti dagli uffici già trasferiti a Roma.

Durante la prima guerra mondiale vi venne creato un laboratorio di industria pesante per la produzione di proiettili. Nel successivo conflitto invece, gli stabilimenti si dedicarono esclusivamente alla riparazione del materiale rotabile. Durante l'occupazione nazista gli operai appartenenti ai movimenti della Resistenza compirono sabotaggi e imboscamenti di materie prime,  fino al bombardamento del 2 maggio 1944, che fece chiudere le officine.

Dal dopoguerra l'edificio ha subito altre modifiche che hanno dato luogo ad un grande locale al centro dell'edificio, usato fino al 1993 come deposito ferroviario, prima di avviare un processo di recupero dei locali superstiti della stazione da usare come spazio polivalente, da un'intuizione di Mario Mariotti, che la usò per la prima volta con l'iniziativa del "Muro d'Artista".

Oggi è uno degli spazi più duttili della città, gestito da Stazione Leopolda S.r.l., una società di Pitti Immagine, con il grande vano dell'ex officina, usato per manifestazioni e eventi diversi, dalla musica alla moda, dalle fiere mercato alla discoteca.

La sua valorizzazione come spazio teatrale è legata alle iniziative di "Fabbrica Europa", ideata all'inizio degli anni '90 da Progetti Toscani Associati che qui ha richiamato artisti internazionali per eventi di danza, musica, teatro, arti visive, incontri, laboratori e produzioni.
Il Festival "Fabbrica Europa" è diventato un evento cittadino, nazionale e internazionale di primo piano e si tiene ogni anno a maggio.