Großsachsen verfügt über zwei Bahnanschlüsse. Seit 1846 gibt es in der Ebene den Bahnhof Großsachsen (heute: DB-Bahnhof Heddesheim-Hirschberg). Hier wurde ab 1883 die Kohle für die Presshefe-Fabrik in Großsachsen angeliefert, außerdem diente er der Vermarktung der landwirtschaftlichen Produkte und dem Transport von Berufspendlern in die Fabriken der Umgebung.

Ende des 19. Jahrhunderts wurde Wandern im Odenwald zu einer beliebten Freizeitbeschäftigung der Städter. 1928 wurde ein lang gehegter Wunsch erfüllt: die elektrische Beleuchtung des Weges zum weit außerhalb gelegenen Bahnhof. So war es den Ausflüglern möglich, bis in die Abendstunden in den Gasthäusern zu verweilen.

Im Interesse der Betreiber der Steinbrüche in Schriesheim und Dossenheim wurde die Oberrheinische Eisenbahn-Gesellschaft (OEG) gegründet. Die heutige Rundstrecke Mannheim-Weinheim-Heidelberg-Mannheim mit einem Bahnhof auch in Großsachsen entstand zwischen 1887 und 1892. Großsachsen erhielt einen Bahnhof mit Fahrkartenausgabe, Warteraum und Güterhalle.

Der Dampfbetrieb mit den funkensprühenden Lokomotiven („Feuriger Elias“) und das markante Läuten des sich nähernden Zuges („Bembel“) endete 1956 mit der Elektrifizierung der Strecke. Der Güterbetrieb wurde 1970 eingestellt, das Bahnhofsgebäude 2011 abgerissen; gleichzeitig erfolgte der zweigleisige Ausbau der Strecke Weinheim-Schriesheim.