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山里火車站於1982年6月27日設站，自鐵路東拓改線後因應東拓改線後列車交會需要而建造，北距鹿野6.2公里，南距台東8公里，目前車站平均每日使用人數約七人，對號列車均不停靠。

車站自東部鐵路電氣化改建後將原來岸式月台鋪上木板，島式月台則維持原狀，見證東拓時代的車站風格。

原來窄軌鐵路經過中興、嘉豐、初鹿、東成、賓朗、馬蘭等站，後因鐵路東拓，截彎取直下為提供單軌的鐵路東部縱貫線會車位置，新增山里、卑南兩站；在交通部鐵改局因花東鐵路電氣化而推動「花東新車站運動」時山里站也名列其中，鐵路電氣化後改建成現今樣貌。

自作家劉克襄稱山里車站為「到不了的車站」後，許多鐵道迷與遊客爭相前來拜訪這座隱藏在山裡的美麗小車站，在鐵路電氣化之前站方因顧慮遊客安危與方便管理，於站外空地建造了一座可居高觀看列車與車站的觀景台，現在雖稍微被電線杆與纜線阻擋視野，但登上觀景台居高臨下，依然可以觀賞列車行駛過山里站的風姿與眺望遠方的絕景。