La estación Pallejà entró en servicio en el año 1912 con la apertura de la linea entre Barcelona y Martorell y fue soterrada en octubre de 2007, con motivo del desdoblamiento de la linea entre las dos estaciones anteriores. Para poder hacer este soterramiento se desvió la linea, a pocos metros de la antigua, y se construyó una nueva estación provisional. Años despues se cambió este tramo y la linea de tren entraba a esta estación y de esta manera se eliminaron tres pasos a nivel y se mejoraba la conexión de este a oeste de la ciudad que era dividida por el paso de las vías.

Actualmente esta situada bajo la calle Barcelona, entre las calles del Mercat y de l`Esglèsia y dispone de dos accesos, tanto en el lado este como en el lado oeste de la estación. El acceso oeste dispone de escaleras fijas, mecánicas y ascensores y el acceso este se accede a nivel de calle. Cada uno de estos accesos conduce a un vestíbulo con máquinas de venta de billetes y puertas de control de acceso y desde aquí da acceso directo a cada andén, el acceso situado al oeste da servicio directo a vía 2 con destino Barcelona, y el acceso situado al este da servicio a vía 1 con destino Martorell. De todas maneras estos andenes estan comunicados mediante un paso inferior dotado de escaleras fijas y ascensores. El nivel de vías dispone de dos vías con sus respectivos andenes laterales. Desde su nueva apertura, es decorada con varias fotografías antiguas para recordar el paso de los trenes por la antigua estación.