In februari 1905 neemt de Noordoosterlocaalspoorweg-Maatschappij het baanvak Ommen – Hardenberg van de spoorlijn Zwolle – Stadskanaal in gebruik. Net als in veel andere plaatsen langs de lijn verschijnt ook in Mariënberg een variant van het standaard NOLS-ontwerp voor grotere stations. Het hoge gebouw is vrijwel gelijk aan het eerder gebouwde stationsgebouw van Dalfsen. Net als bij de andere latere stationsgebouwen van de NOLS is het ontwerp wel soberder uitgevoerd. Zo ontbreekt het houtwerk langs de gevels. Het stationsgebouw van Mariënberg is ten opzichte van Dalfsen in spiegelbeeld uitgevoerd. Aan de rechterzijde komt een korte lage vleugel met wachtruimte. Aan de linkerzijde komt een kleine goederenloods. Deze is echter na enkele decennia alweer gesloopt. In Gasselternijveen verschijnt een gebouw van exact hetzelfde ontwerp als in Mariënberg. Dit stationsgebouw is echter eind jaren ’60 gesloopt.
Net als verschillende andere stationsgebouwen langs de lijn krijgt ook dat van Mariënberg na de sluiting van het loket halverwege de jaren ’90 een horecabestemming.
Op de foto boven dit artikel de spoorzijde van het stationsgebouw van Mariënberg op 3 april 2021.