千歳烏山駅は大正2年、京王電気軌道(当時)の最初の区間である笹塚〜調布間の開業と同時にできた駅。当時の駅名は烏山駅といったが、昭和4年に現駅名に改称された。
かつては南口・北口はなく、代わりに東口という改札が地下1階にあったが、バリアフリー化のため平成22年11月に改良が施された。東口地下通路は南北自由通路となり、双方の出口にエレベーターが設置されている。
駅名に冠されている「千歳」とは、かつてこの付近にあった旧村の名前。明治26年に東京府に編入されるまでは、神奈川県だった。他に「千歳」を関する駅は、小田急線の千歳船橋駅がある。