Stationsbygningen var tegnet af arkitekt S.P.C. Bendtsen (1842-1912), der tegnede flere af stationerne langs banen. De samme tegninger er anvendt i Herlev, Måløv, Veksø og Ølstykke. Bygningen bestod af en mindre ventesal med toilet, billetsalg, posthus, tjenestebolig til stationsforstanderen og et mindre pakhus.

Trafikken på Ølstykke Station var først og fremmest drevet af landbruget. Fra Stationen var der transporter af mælk, levende kreaturer og andre landbrugsprodukter. Til stationen var der foderstoffer, kunstgødning og varer til fx brugsforeningen. Stationen var udstyret med to godsspor med læsseramper og et krydsningsspor. Ved overgangen til S-tog i 1989 var Ølstykke Station krydsningssted for den enkeltsporede S-bane.

Med anlæggelsen af dobbeltsporet blev stationsbygningen revet ned og der bygget en gangbro mellem de to perronsider.