Станция Взморье введена в эксплуатацию с названием Сираура в составе железной дороги японского губернаторства Карафуто в 1927 году частной акционерной компанией «Оодзи Фудзи», занимавшейся перевозкой бумаги и целлюлозы. Станция названа по ранее установившемуся географическому термину – по близлежащему одноименному селению, основанному в 1890-е годы. Слово «сираура» имеет аборигенное происхождение, в переводе с айнского на русский язык означает «влажное, сырое место, поросшее ивняком».
В августе 1945 года на завершающем этапе Второй мировой войны в ходе Южно-Сахалинской наступательной операции станция была занята Красной Армией. С 1 февраля 1946 года станция де-юре была исключена из состава японских железных дорог, с 1 апреля – включена в состав советских железных дорог.
Указом Президиума Верховного Совета РСФСР от 15 октября 1947 года селение Сираура получило статус поселка городского типа и новое название Взморье, что соответствует его географическому положению на побережье Охотского моря. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 октября 1947 года, приказом МПС от 27 декабря 1947 года №779/Ц и приказом начальника Южно-Сахалинской железной дороги от 5 февраля 1948 года №15/Н станция Сираура была переименована по названию населенного пункта во Взморье.
В 1960 году был построено одноэтажное каменное пассажирское здание станции Взморье взамен первого деревянного вокзала.
