Het station van Groenendaal is beschermd als monument. De bescherming omvat het stationsgebouw en het wachthuisje (of schuilplaats) aan de overzijde van het spoor.

Het beschermingsdossier motiveert de bescherming als volgt:
"De industrieel-archeologische waarde: op het interieur na gaaf bewaard voorbeeld van een qua omvang relatief bescheiden station in 1893-1896 gebouwd door de Belgische Staatsspoorwegen volgens het gangbare programma in zogenaamde nationale stijl, gekenmerkt door een neotraditionele vormgeving met schuchtere toepassing van nieuwe technieken in de vorm van een luifeldak op gebogen ijzeren schoren en een als een oranjerie uitgewerkte schuilplaats voor reizigers overspannen met polonceauspanten."
"De historische waarde: de zeer verzorgde detailafwerking en het rijkelijk gebruik van natuursteen verwijzen naar de grote aantrekkingskracht die Groenendaal op het einde van de 19de eeuw bij de rijke, stedelijke burgerij genoot. Hieraan waren niet alleen de charme van het Zoniënwoud, maar ook de aanwezigheid van de renbaan van Groenendaal (1889), de regelmatige bezoeken van koning Leopold II en de nabije ligging van het koninklijk domein van Tervuren met de Koninklijke Golfclub zeker niet vreemd."