A partire dal 1856 il Regno di Sardegna iniziò a studiare la costruzione di una linea ferroviaria tra Cuneo e Ventimiglia.
Nel 1860 la separazione della contea di Nizza, tra cui Breil e Fontan – Saorge, divenute francesi, sospese la costruzione della linea su questi comuni di comune accordo con l’esercito francese. Il 16 maggio 1914 la ferrovia venne messa in servizio tra Ventimiglia e Airole. I binari erano posati fino a Piena. A causa della guerra, l’inaugurazione ebbe luogo solo nel 1928.
La stazione di Piena fu costruita per servire la frazione di confine franco-italiana di Piena Bassa e le popolazioni delle frazioni sovrastanti di Piena Alta e Libre.
Anche se di piccole dimensioni, la stazione di Piena adotta lo stile architettonico neoclassico delle stazioni FS di questa linea. L’architettura della stazione di Piena si differenzia quindi dagli edifici in stile nizzardo costruiti nello stesso periodo dalla PLM (Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée) nel tratto francese.
La concezione del ponte-galleria a arcate, firmato con il monogramma delle FS, così come la cura dei rivestimenti in muratura di mattoni e pietra bugnata, coniugano la forza della struttura con l’eleganza delle finiture.
Da notare l’architettura modernista della sottostazione elettrica, una vasta sala costruita lungo la strada per alimentare la linea.
L’insieme della stazione di Piena e il suo basamento a ponte che copre la strada nei pressi di un ruscello (ex frontiera del Riou), su un ripido pendio lungo il Roya, è ancora eccezionale nonostante il suo stato di abbandono.