Gørlev station ligger på den tidligere DSB-strækning Slagelse-Værslev (Kalundborg).

Stationen var tidligere knudepunkt for jernbanetrafik i forbindelse med sukkerproduktion på Gørlev Sukkerfabrik.

Persontrafikken på Værslebanen blev nedlagt i 1971, mens der kørte godstog til/fra Gørlev indtil 1995. Sukkerproduktionen i Gørlev ophørte i 2000. Sporet mellem Gørlev og Værslev blev fjernet i 1990.

Strækningen mellem Høng og Gørlev befærdes nu udelukkende af Vestsjællands Veterantog (VSVT).