La estación de Zarzalejo toma su nombre del municipio de Zarzalejo, en la Sierra Oeste de Madrid. Adif sitúa la estación en la calle del Ferrocarril, dentro de Zarzalejo, y la ficha de Renfe la identifica como la estación 10204 del área de Cercanías Madrid. Por tanto, el nombre ferroviario no conmemora a una persona ni un acontecimiento: traslada a la red ferroviaria el topónimo municipal anterior.
El topónimo apunta a la vegetación. Una guía histórica de la Comunidad de Madrid explica que el origen de Zarzalejo, o El Zarzalejo en algunos documentos del siglo XVIII, no ofrece muchas dudas porque los investigadores coinciden en que es un fitónimo procedente de zarza. En español común, una zarza es el arbusto espinoso de la zarzamora, y un zarzal es un lugar poblado de zarzas. Zarzalejo puede entenderse como un pequeño zarzal o un lugar secundario de zarzas, con una formación colectiva y diminutiva parecida a la de otros topónimos vegetales castellanos.
El nombre encaja bien con el paisaje. Zarzalejo es un municipio serrano al pie de Las Machotas, con campos, pastos, piedra y matorral en su contexto histórico. La guía regional cita al escritor decimonónico Andrés Marín, que relacionaba el nombre con varios zarzales próximos que producían moras. Esa explicación no es un acta fundacional, pero muestra que la lectura desde zarza ya estaba presente en la literatura histórico-local de finales del siglo XIX.
El ferrocarril añadió una segunda capa al topónimo. El tramo El Escorial-Ávila se inauguró el 1 de julio de 1863 y unió Zarzalejo con Madrid por tren; alrededor de la vía se consolidó el núcleo bajo conocido como Zarzalejo Estación o Los Pajares. Hoy la estación aparece rotulada simplemente como Zarzalejo, pero en el uso local ese entorno ferroviario se distingue de Zarzalejo Pueblo, el núcleo alto y más antiguo.
Existe además una explicación legendaria: la tradición oral cuenta que unos pastores vieron una aparición de la Virgen sobre una zarza, en el lugar donde después se levantaría la iglesia, y que esa zarza dio nombre al municipio. Es una tradición culturalmente significativa, pero no tiene la misma fuerza que la evidencia lingüística. La interpretación mejor apoyada sigue siendo la de un topónimo procedente de zarza/zarzal, con El Zarzalejo como variante antigua documentada del lugar y no como un nombre ferroviario independiente.