A rue de Varenne teria sido chamado em referência a um lugarejo, Varenne (ou Garenne), que pertencia à abadia de Saint-Germain-des-Prés. Em qualquer caso, ele comemora o lugar onde o rei Luís XVI foi preso no momento de sua fuga de Varennes (o "s" no final diferencia a ortografia dos dois nomes).
Durante a guerra de 1939-1945, a estação Varenne foi fechada porque o governo estava em Vichy e as mansões desertas não tinham mais motivo para serem servidas. A estação reabriu as suas portas em 24 de dezembro de 1962.
Durante a década de 1970, as plataformas foram reformadas no estilo "Andreu-Motte", com bancos cobertos com telhas de cor cinza e azul maçante irregular (caso único na rede) e as faixas de iluminação. Entre 2009 e 2012, os bancos da plataforma para Châtillon-Montrouge foram postos e em 2017 a outra plataforma viu seu bloco substituído por um modelo idêntico de cor branca.
Em 2011, 1 517 830 passageiros entraram nesta estação.[1] Ela viu entrar 1 538 258 passageiros em 2013, o que a coloca na 277ª posição das estações de metrô por sua frequência em 302.[2][3]
A estação é de configuração especial devido à sua proximidade com o antigo terminal de Invalides: ela tem três vias, duas das quais em direção a Châtillon - Montrouge e duas plataformas das quais uma é enquadrada por duas vias em direção a Châtillon - Montrouge. A via suplementar é a via de ligação com o complexo de vias da estação Invalides. A abóbada é elíptica e coberta com clássicas telhas brancas e biseladas. As plataformas são decoradas no estilo "Andreu-Motte", mas com tons neutros: as três faixas de iluminação (uma para cada via) são tratadas em cinza claro, enquanto que o banco no qual são colocados os assentos das plataformas em direção a Saint-Denis e Asnières - Gennevilliers é adornada com telhas planas brancas. Os assentos são do tipo "Motte" também brancos. O nome da estação apresenta a particularidade de estar presente em três formas: em placas esmaltadas em fonte Parisine na plataforma Châtillon e em letras maiúsculas no pé-direito da via de ligação (que não tem publicidade) e em faiança na plataforma Saint-Denis e Asnières - Gennevilliers. Os quadros publicitários são em cerâmica de cor de mel na mesma plataforma. A plataforma para Châtillon - Montrouge está decorada com duas reproduções de esculturas de Auguste Rodin: O Pensador e Monumento a Balzac.
↑O número de 302 estações não inclui a estação fictícia Funicular de Montmartre. Esta última é de fato considerada como uma estação de metrô (e dois pontos de parada) pela RATP e anexada estatisticamente à linha 2, razão pela qual a RATP anuncia 303 estações e não 302.