Die Bahnverbindung von Halle nach Kassel gehört zu den frühesten in Deutschland geplanten Eisenbahnstrecken. Sie wurde allerdings im Jahr 1841 verworfen und statt dessen kurz darauf, unterstützt durch die thüringischen Staaten, über Naumburg, Weimar und Erfurt als Anschluss an die dort entstehende Strecke von Gerstungen nach Kassel gebaut.
Erst nach Jahrzehnten lokaler Initiativen wurde die Bahnverbindung über Eisleben, Sangerhausen, Nordhausen und Heiligenstadt im Jahr 1862 endgültig beschlossen. Sie führt im ersten Abschnitt in Halle wie die Thüringische Bahn und biegt dann am Rosengarten gen Westen ab. Auf der Rosengartenbrücke quert sie die Chaussee von Halle nach Merseburg sowie auf der Eisenbahnbrücke bei Wörmlitz die Saale und auf der Eisenbahnbrücke bei Angersdorf die Saaleaue. Nach der Überquerung der stillgelegten Bahnstrecke nach Bad Lauchstädt sowie der Chaussee Halle-Lauchstädt auf einer weiteren Eisenbahnbrücke erreicht sie den Bahnhof von Schlettau, welches im Jahr 1936 in das wesentlich kleinere Angersdorf eingemeindet wurde.
Die Bauarbeiten an der Strecke begannen im Jahr 1863 und der Abschnitt von Halle bis nach Sangerhausen konnte im Jahr 1865 eröffnet werden. Ein sogenannter Anhaltepunkt war anfangs für Schlettau nicht vorgesehen. Das ursprüngliche Bahnhofsgebäude, von dem historischen Ansichten existieren, scheint sich westlich des heutigen Bauwerks erhalten zu haben, allerdings sind beide Gebäude in keinem guten Zustand mehr, da heute Bahnsteige bevorzugt und die Bahnhöfe aufgegeben werden (siehe an dieser Strecke z. B. auch den Bahnhof Teutschenthal, wo westlich vom Bahnhfofsgebäude ein neuer Bahnsteig gebaut wurde). Architektonisch gehört das zweite Hauptgebäude eher in die Zeit nach dem Ersten Weltkrieg (1914-1918), da es am ehesten der Heimatschutzarchitektur zuzuordnen ist.
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