牛ノ谷駅は駅間距離の長かった大聖寺−細呂木間の駅として１９２１(大正１０)年４月１５日に開業した。ホームは島式で北陸線では数少ない跨線橋も地下道もない駅である。石川、福井の県境の駅で、福井からは芦原温泉で金沢からは小松、大聖寺で打ち切られる列車が多いため、列車本数は少ない。通過する特急列車の方が多い。カーブで特急列車が猛スピードで通過するため、線路は大きく傾斜している。
  上下線の間にホームがある構造だが、金沢寄りに上下どちらからも入れる保線車両の待避用線路がある。下り線の側は樹木が生い茂りその奥が越前カントリークラブとなっている。金沢側では北陸自動車道が線路を跨ぎその先はすぐ牛ノ谷トンネルへと続いている。駅と牛ノ谷の集落の間に白山神社があるが、ここにはスダジイの群生林がある。
　牛ノ谷駅は芦原温泉−金沢間に５２１系が導入される際、ホームの改修が行われ、ホームの待合室が撤去され福井方面と金沢方面のホームは分けられ段差ができたため、安全柵が設けられている。待合室に代わってアルミとガラス製の風除けとベンチが設置されている。バリアフリー対応のスロープも設けられた。