Le petit village rural de Vellereille-le-Sec qui jouxte la région de Mons – Borinage était desservi par une gare d’une certaine importance, située sur la ligne 109.
Cette ligne a été mise en service, en 1868, entre Mons et Bonne-Espérance. La jonction vers la gare de Fauroeulx a été opérationnelle en 1882, les trains pouvaient alors continuer jusque Chimay.
La gare de Vellereille-le-Sec était équipée d’un faisceau à 6 voies et d’une cour aux marchandises à 1 voie. Le raccordement de la société Répamine était branché sur cette cour tandis que du faisceau partait le raccordement du charbonnage de Bray.
Le bâtiment, présentement devenu une habitation privée, est une construction classique de type « Etat belge ». Une partie centrale à 4 travées, avec étage pour le logement du chef de gare, est entourée d’une aile basse à 6 travées pour le bureau des recettes et la salle d’attente. Une aile basse, plus courte, abritait les locaux de services et les sanitaires. Côté quai, un box-window abritait le Block 7 qui commandait la signalisation mécanique à 2 positions et le PN 14.
Le dernier train de voyageur a circulé sur la ligne 109 le 30 septembre 1962 et le tronçon vers Fauroeulx immédiatement neutralisé. Les voies accessoires ont ensuite été déposées et les deux raccordements supprimés. Le terrain ainsi libéré a été utilisé, par la SNCB, comme décharge jusqu’à la fermeture de ligne en 1985. Comme il ne subsistait que la voie principale depuis Harmignies, les wagons étaient poussés jusque la gare.
Un projet de Ravel est actuellement à l’étude pour joindre le tronçon venant de Cuesmes, actuellement limité à Spiennes, à la gare d’Estinnes.