В 1903 году по проекту технического бюро министерства железных дорог в Вене началось строительство нового здания вокзала, завершившееся в 1906-м. Основным украшением главного фасада здания было круглое зеркальное окно площадью 65 кв.м. В здании вокзала были свой водопровод, освещение от собственной динамомашины, центральное отопление. На все это было потрачено 300 тысяч крон. В годы Первой мировой войны вокзал был сожжен и полуразрушен в 1916 году отступавшими из Галичины российскими войсками, но со временем его восстановили. В сентябре 1920 года в здании тернопольского вокзала располагался штаб Главного атамана армии Украинской народной республики Симона Петлюры. В период Второй мировой войны вокзал в Тернополе вновь был разрушен. Сначала в 1941 году здание было повреждено бомбардировками, демонтировано его зеркальное окно. В апреле 1944-го в результате штурма города советскими войсками вокзал был уничтожен до основания. Его восстановление в послевоенные годы в измененном виде было завершено в 1952 году. Сейчас здание признано памятником архитектуры местного значения и находится под охраной государства. В 1999-2000 годах были проведены отделочные работы по проекту архитектора Данилы Чепиля.