I 1874 blev Lejre en station på jernbanestrækningen Roskilde-Kalundborg (Nordvestbanen på Sjælland). Stationen blev anlagt på bar mark mellem landsbyerne Gammel Lejre og Allerslev, sidstnævnte med kirke fra middelalderen. Denne placering fik betydning for udviklingen, idet en bebyggelse efterhånden voksede op omkring Lejre Station. Byen fik et stort opland, da landbruget fra et godt stykke oppe i Hornsherred hentede bl.a. foderstoffer og afleverede landbrugsprodukter til videretransport ved Lejre Station. Stationsområdet blev udbygget med bl.a. stationsbygning, pakhus, kvægfold samt tjenesteboliger, og den lokale kro flyttede hertil fra Blæsenborg.
Lejre udviklede sig for alvor som stationsby fra begyndelsen af 1900-tallet, da der nu kom servicevirksomheder, posthus, andelsfrysehus og telefoncentral samt kommunekontor, som blev indrettet i vestenden af stationsbygningen. I 1920 åbnede det nybyggede Allerslev Andelsmejeri, fra 1939 med navnet Lejre Andelsmejeri (i dag: Domus Felix). Andelsmejeriet blev i 1958 opkøbt af Felix Andreasen, der ændrede virksomheden til Maskinfabrikken Felix.
I 1940 lå indbyggertallet på 219, og det voksede med godt 200 frem mod 1965. Udbygning med parcelhuse skete fortrinsvis mod syd, hvor byen i de følgende år efterhånden voksede sammen med landsbyen Allerslev.
I 1966 etableredes Lejre Kommune, udvidet ved Kommunalreformen i 1970, og Lejre blev administrativt center. Byen oplevede en kraftig vækst, således steg indbyggertallet fra 777 i 1970 til 2.203 i 2006. I 1980 blev Allerslev Skoles nuværende bygninger indviet; den blev udbygget i hhv. 1988 og 2003.
