En 1791, un ingénieur parisien du Roi nommé Clavaux tentait de faire approuver la construction d'un canal du Loir à l'Eure, distant entre Courville/Eure et Illiers/Loir de 17 km. Le projet devait permettre de réduire considérablement la distance navigable entre Orléans et Rouen puis de rendre à l'Eure, au débit parfois insuffisant, sa navigabilité par un apport d'eau du Loir abondant. Par peur que le flot rapide du Loir ne provoque des crues de l'Eure, les commissaires désignés par les communes concernées rejetèrent le projet.

La réalisation très attendue d'une ligne de chemin de fer entre Dreux et Louviers est présentée en 1867. Alors que les terres nécessaires à la construction de la voie sont expropriées, une pétition signée en 1870 par 105 artisans commerçants agriculteurs et vignerons menillons, déposée auprès du Duc d'Albuféra président du conseil d'administration du chemin de fer de la vallée d'Eure, demande la construction d'une gare de marchandises à Menilles. Afin d'appuyer la demande, des estimations de trafic de marchandises passant par la gare de Menilles, pour être exportées vers Paris et Rouen, font état d'un acheminement plus de 400 t par an : soit 80 t de veaux et porcs, 1 t de produits laitiers, 40 t de lait, 200 t de céréales, 53 t de laine, vins et pommes à cidre, 30 t de paille et fourrage, 10 t de fruits.

La construction de la gare de Menilles est commencée en 1891. Elle comprend un bâtiment pour l'accueil des voyageurs et le logement du chef de gare, un hall sur quai pour le chargement et le déchargement des marchandises, des voies de garage, une grue de manutention ainsi qu'une bascule pour le pesage des wagons. Trois passages à niveaux et leurs traditionnelles maisonnettes de briques sont construits. Leurs habitants sont des employés du chemin fer occupés à entretenir la voie ainsi que leurs épouses chargées de déplacer les barrières pivotantes en bois aux passages des trains.

Pendant la seconde guerre mondiale, la ligne est utilisée par les troupes allemandes. Aux trains tractés par les locomotives à vapeur des années 1920 avec leur haute cheminée, sont accrochés des wagons plats portant mitrailleuses et trois soldats pour protéger les convois d'éventuelles attaques aériennes.

Pendant plusieurs décennies, jusqu'à la généralisation des transports routiers, le chemin de fer est un moyen de communication indispensable pour la vie économique locale. Les derniers trains de voyageurs circulent en 1950, quant au trafic de marchandises il cesse en 1989.

Aujourd'hui comme tous les autres jours, M. Baptiste, seul employé à la gare de Menilles remplit ses fonctions de chef de gare auxquelles s'adjoint la vente des billets aux voyageurs, l'enregistrement des marchandises au départ et la réception de celles à l'arrivée. Le premier trafic du matin, est l'autorail de 8h en provenance de Dreux allant vers Louviers. Les trains, tous omnibus, s'arrêtent dans toutes les gares. La voie unique imposant les croisements à Cocherel, le passage d'autorail dans l'autre sens est pour bientôt. Puis ce sera vers 10h l'arrêt d'un train de voyageurs circulant vers Rouen. A 11h, arrêt d'un train de marchandises à destination de Louviers puis retour vers Dreux avec nouvel arrêt à Menilles vers 15h. En fin d'après-midi, vers 17h, retour du train de voyageurs du matin, puis vers 20h, nouveau croisement d'autorail.