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山里火车站於1982年6月27日设站，自铁路东拓改线後因应东拓改线後列车交会需要而建造，北距鹿野6.2公里，南距台东8公里，目前车站平均每日使用人数约七人，对号列车均不停靠。

车站自东部铁路电气化改建後将原来岸式月台铺上木板，岛式月台则维持原状，见证东拓时代的车站风格。

原来窄轨铁路经过中兴、嘉丰、初鹿、东成、宾朗、马兰等站，後因铁路东拓，截弯取直下为提供单轨的铁路东部纵贯线会车位置，新增山里、卑南两站；在交通部铁改局因花东铁路电气化而推动「花东新车站运动」时山里站也名列其中，铁路电气化後改建成现今样貌。

自作家刘克襄称山里车站为「到不了的车站」後，许多铁道迷与游客争相前来拜访这座隐藏在山里的美丽小车站，在铁路电气化之前站方因顾虑游客安危与方便管理，於站外空地建造了一座可居高观看列车与车站的观景台，现在虽稍微被电线杆与缆线阻挡视野，但登上观景台居高临下，依然可以观赏列车行驶过山里站的风姿与眺望远方的绝景。