Olesa de Montserrat va ser inaugurada el 29 de març de l'any 1922 quan es va obrir el tram Martorell-Olesa, emmarcada dintre la construcció de la línia Martorell-Manresa. L'estació disposa de tres vies, la general i dues desviades -de 255m i 391m de longitud- de dues andanes i de tres edificacions. Els trens de la línia R5 solen circular sempre per la via 1 (la general) mentre que els de la línia S4 solen estacionar-se a la via 2. El pas entre andanes es realitza per un pas inferior al que s'accedeix mitjançant escales i un ascensor. A més, aquest pas inferior també comunica amb l'estació inferior de l'aeri a Esparreguera. L'edifici de viatgers està situat a la dreta de les vies i consta de dues plantes. La planta baixa disposa d'una sala diafana on hi ha de dues màquines de venda automàtica de bitllets (MAEs), cinc barreres tarifàries essent dues d'elles d'entrada, dues de sortida i una reversible i adaptada a PMR. També hi ha un banc, una taula d'informació multifunció i uns lavabos adaptats autonetejables. Completen les instal·lacions d'Olesa un petit edifici situat a l'esquerra de l'edifici de viatgers que conté els aparells d'accionament dels enclavaments. També es conserva un antic dipòsit elevat d'aigua.