Первое здание вокзала было построено еще в 1884 году. Строение имело П-образную форму. Главный вход располагался в малой части и выходил на Привокзальную площадь. Поезда проходили между длинными флигелями и упирались в короткий. В 1944 году, в последние дни немецкой оккупации, здание вокзала было разрушено. Восстанавливать одесский вокзал взялись в 1952 году по проекту Л. М. Чуприна. Последняя реконструкция станции была проведена в 2006 году. На сегодняшний день железнодорожный вокзал Одессы является одним из красивейших зданий города, главными воротами Южной Пальмиры, через которые ежедневно проходит около 60 поездов. Железнодорожная станция соединяет Одессу со всеми районами области, а также крупными городами Украины, Беларуси, Российской Федерации и некоторыми странами Европы. Для транзитных пассажиров предоставляется возможность размещения в комфортабельных номерах с телефонной связью и кабельным телевидением. На железнодорожном вокзале Одессы работает современный сервис-центр, кафе-бар и зал отдыха.