京都市伏見区桃山町鍋島、伏見のメインストリートである大手筋通を東へ進んだ先、明治天皇伏見桃山陵や伏見桃山城運動公園のある桃山丘陵の南西部に位置し、大手筋通に接するJR西日本(西日本旅客鉄道)の奈良線の駅。駅スタンプは御香宮神社の御香水と伏見の酒蔵。
1895年(明治28年)11月3日、当初は奈良鉄道の駅として伏見駅~当駅間の延伸に伴いその終着駅として開業したのがはじまりで、翌1896年(明治29年)1月には当駅から玉水駅まで延伸されたことから途中駅となります。
そして1905年(明治38年)に合併によって関西鉄道の駅となったのを経て、1907年(明治40年)10月1日の関西鉄道の国有化に伴って国鉄の駅となり、更に戦後の1987年(昭和62年)4月1日に国鉄の分割民営化によってJR西日本(西日本旅客鉄道)の駅となり現在に至っています。
この点、京都駅と奈良駅を結ぶ奈良線は当初は京都駅から伏見駅(現在の近鉄伏見駅)を経由して桃山駅まで結ばれ、その後は宇治、そして奈良方面へと続くルートで、伏見駅までは現在の近鉄京都線のルートであったといいます。
その後、国鉄(現在のJR)東海道線が京都駅からいったん南へと迂回し稲荷から旧山科駅を経て滋賀県の膳所まで現在の名神高速道路のルートを通っていたものが、1921年(大正10年)に東山トンネルが開通したことにより京都駅から現在の山科駅を経て滋賀県の大津へ向けてほぼまっすぐ東へと向かうルートに変更されたことに伴い、奈良線のルートも変更されることとなり、東海道線に組み込まれていた京都駅から稲荷駅の区間が南の桃山駅で結ばれ、宇治・奈良方面へと続いていく現在のルートとなりました。
その一方でそれまでの奈良線のルートであった京都駅から伏見駅までの路線は廃止され、伏見駅から桃山駅の区間のみが貨物駅として利用されることとなりますが、同路線は1928年(昭和3年)には1925年(大正14年)に設立された奈良電気鉄道に払い下げられ、後に近鉄が買収し現在は近鉄京都線のルートとなっています。
1953年(昭和28年)に刊行された加藤次郎の著書「伏見桃山の文化史」によれば、奈良鉄道の開業当初は元々当地には駅を作る予定はなかったといいますが、当駅付近にあった西本願寺の別荘「三夜荘」を造営した西本願寺21世門主の大谷光尊(おおたにこうそん 1850-1903)をはじめ堀内村、伏見町が各自500円を寄付する形で1500円の費用で設置された請願駅であり、その駅名も地元で決められることとなり、光尊の強い要望によって「桃山駅」と命名されることとなったといわれています。
ちなみに「三夜荘(さんやそう)」は桃山丘陵の南西、宇治川に架かる観月橋を眼下に望む景勝地にあり、かつては巨椋池の水面に映る月がとりわけ美しいことから、豊臣秀吉が造営した伏見城の観月台跡があった場所ともいわれていて、また江戸初期には「海道一の勇士」と称される槍の名手であった徳川家康の家臣・本多正重(ほんだまさしげ 1545-1617)、通称・三弥(三彌)の屋敷があったといいます。
その後、伏見の門徒によって西本願寺に寄進され1876年(明治9年)には別荘が造営され、木戸孝允によって本多三彌の名に因んで「三夜荘」と名付けられたといい、昭憲皇太后が行幸し徳川慶喜や伊藤博文などの著名人や政治家なども訪れていたといいますが、老朽化のため2015年(平成27年)に解体が決定し翌年に惜しまれつつ解体されたといいます。
このような経緯で請願駅として誕生した当駅でしたが、1912年(明治45年)7月30日に明治天皇が崩御すると京都で生まれ京都御所で育った明治天皇の遺詔によって陵墓が伏見桃山の地に定められ、伏見城の本丸があった場所の天守閣の南側に設けられることとなります。
すると桃山駅は国鉄奈良線の単なる一駅から明治天皇伏見桃山陵の最寄駅へと格上げされることとなり、大喪列車を迎えるための拡張工事が行われるとともにかつては駅から御陵参拝口まで敷地が広げられ、現在のホームから2本の跨線橋が架けられ「御陵口」と呼ばれる改札口が設けられ、戦後の1951年(昭和26年)まで使用されたといいます。
そして御陵口改札の前に玉砂利を敷き詰めた広場が設けられるとともに広場の先には明治天皇や乃木将軍に関連した土産物屋が並び、日の丸も林立していたといい、更に昭和初期には日本の軍国化の動きと連動して「明治天皇桃山御陵参拝」が日本中で行われるようになり、1932年(昭和7年)の1月の桃山御陵参拝人数は約15万人を数えたといいますが、第二次世界大戦後は観光客も少なくなるとともに参道の商店街も消え、現在は敷地の大部分が森に還されるか住宅地となっています。
単式ホーム1面1線と島式ホーム1面1線、合計2面2線のホームを持つ地上駅で、前述のように明治天皇伏見桃山陵と明治天皇に準じて亡くなった乃木希典を祀る乃木神社の最寄駅であるほか、近隣は住宅地で近隣住民の貴重な交通手段となっており、また周辺には京都橘高校や府立桃山高校などの学校も多くあり、また駅から徒歩約10分ほどの所にある京阪伏見桃山駅や近鉄桃山御陵前駅とともに、伏見周辺の史跡や観光スポットへの最寄駅としても利用されています。