Stasiun Mlilir (MLL) adalah stasiun kereta api nonaktif yang terletak di Jalan Raya Madiun–Ponorogo Mlilir, Dolopo, Madiun. Stasiun ini termasuk dalam Wilayah Aset VII Madiun dan merupakan stasiun kereta api yang letaknya paling selatan di Kabupaten Madiun.
Pada saat masih beroperasi, stasiun ini memiliki tiga jalur kereta api. Selain itu, stasiun ini berdampingan dengan jalur lori menuju Pabrik Gula Pagotan. Berdasarkan sejarah, stasiun ini dibuka pada 15 Mei 1907, bersama dengan pembukaan jalur kereta api mulai stasiun ini hingga Madiun sejauh 23,5 kilometer. Kemudian dilanjutkan hingga Ponorogo pada 1 September 1907 sepanjang 9 km.
Jalur dan stasiun ini dinonaktifkan pada akhir tahun 1984 karena kalah bersaing dengan mobil pribadi dan angkutan umum. Menurut warga sekitar, bangunan stasiun telah dirobohkan sekitar tahun 2001–2002 untuk pembangunan jalan pintas yang menghubungkan jalan raya Madiun–Ponorogo dan jalan menuju Desa Kradinan. Yang tersisa dari Stasiun Mlilir adalah bekas mess atau gudang yang berada di selatan bekas tempat stasiun berdiri. Bangunan tersebut masih utuh walaupun tampak rusak. Aset bangunan tersebut masih dikuasai oleh PT KAI.