La gare de Quetteville est mise en service le 7 juillet 1862 par la Compagnie des chemins de fer de l’Ouest, lorsqu’elle ouvre à l’exploitation les 25 km de la deuxième section, de Pont l’Évêque à Honfleur, de sa « ligne de Lisieux à Honfleur ». Sur cette section, outre les gares des extrémités, elle est la seule gare intermédiaire.
Le tunnel de Quetteville, situé sur l’embranchement desservant Honfleur et Pont-l’Evêque, fut construit en 1860. Long de 2 229 m, c’est le point culminant de la ligne (135 m) et le 29e plus long tunnel ferroviaire de France.
Durant la Seconde Guerre mondiale, il est occupé par les Allemands qui 
l’utilisent pour cacher des canons qui, la nuit, tirent sur Caen. Les Alliés bombardent l’ouvrage le 18 août 1944. Sévèrement endommagé, il est reconstruit après la Libération. Désaffecté depuis 1971, ses entrées sont condamnées par d’imposantes grilles noyées par la végétation.
L’intérieur est étonnant. La galerie, qui a conservé ses trois cheminées d’aération, est sujette à de fortes infiltrations d’eau. Le phénomène a engendré de véritables concrétions calcaires qui, en certains endroits, donnent au tunnel des allures de grotte. Une impression renforcée par la présence massive de chauve-souris.
Classé en Zones naturelles d’intérêt écologique, faunistique et floristique (Znieff), le tunnel a fait l’objet d’une étude du Muséum national d’histoire naturelle. Elle révèle « l’existence d’une importante population hibernante de près de 300 individus, avec un effectif de neuf espèces, dont 240 murins à moustaches, une vingtaine de murins de Natterer et d’oreillards roux. »
