La stazione è collocata nella valle del Dittaino (sul fianco sud del fiume omonimo), ad un'altitudine che si aggira sui  280 m s.l.m., nella provincia di Enna.
La denominazione in origine era “stazione di Assoro”. Tuttavia era ubicata in aperta campagna. Quando fu realizzata la linea a cremagliera proprio con Assoro (nel 1918), la stazione divenne  “di Dittaino”, dall’omonima località, dove si trovava.

Posta sulla linea della ferrovia Palermo-Catania, la stazione di Dittaino, aveva, nell’Ottocento, una grande importanza strategica. Era, infatti, un punto di diramazione per Assoro, Leonforte  e Piazza Armerina, oltre che per la città di Enna. Le due linee ferroviarie, che vi si incrociavano, erano a scartamento ridotto.
La sua posizione nella vallata, inserita nella linea Palermo-Catania, permetteva contemporaneamente il servizio a più zone, dove sorgevano grandi miniere di zolfo, quali di Agira, Assoro, Leonforte, Valguarnera e Piazza Armerina. Tra le miniere più grandi e importanti che vi si relazionavano c’erano quelle di Grottacalda e Floristella e quelle di Sant'Agostino. Anche il tratto di collegamento di quest’ultima con la stazione fu realizzato dall’imprenditore inglese Robert Trewhella.
Nel 1912, venne aperto il primo lotto  della linea, a scartamento ridotto, tra Piazza Armerina e la stazione di Dittaino. In seguito fu completata la tratta con Piazza Armerina e Caltagirone.

La stazione mantenne per molti anni la centralità delle varie linee che serviva, sia per il traffico merci che per quello viaggiatori. Tutti i treni fermavano alla stazione, compresi i rapidi.
Dal 1971, dopo aver perso notevolmente di importanza, la stazione fu raccordata tramite una linea privata di autobus con i paesi di Valguarnera, Barrafranca e Piazza Armerina. Ciononostante, dagli anni settanta, le infrastrutture dell’area della stazione (e del suo scalo merci) sono state utilizzate come raccordo in una piccola area industriale, fatta di industrie, case, elementi commerciali e stabilimenti vari. E’ la nuova area industriale di Dittaino, che, in pratica, fa parte di quella, più ampia, di Enna.