Появление первой на Урале Горнозаводской железной дороги в 1878 году стало причиной заметных изменений в облике Перми. В самом центре города выросли здания вокзала, паровозного и вагонного депо, главные железнодорожные мастерские. Здание вокзала было построено по проекту Петра Павловича Шрейбера, тогда еще молодого архитектора, закончившего Академию художеств в Санкт-Петербурге. Фасады здания решены в так называемом «русском стиле». Центральное крыльцо венчалось усеченным четырехгранным шатром Особую выразительность зданию придавали высокие «теремные кровли» с чердачными окнами в затейливых деревянных обрамлениях.

По центру крыльцо вело в вестибюль с билетной кассой и багажным отделением По правую сторону от вестибюля располагался зал для пассажиров I и II классов. По левую – зал для пассажиров III класса, который соседствовал с почтовым отделением Из вестибюля и залов имелись самостоятельные выходы на перрон. Посередине зала III класса ставились дубовые скамьи, а в зале I и II классов – обеденный стол со стульями, у стен этого зала – мягкие диваны.

В 1897 году в связи со строительством Пермь-Котласской железной дороги вокзал Уральской железной дороги было решено увеличить, так как помещение вокзала мало даже для одной дороги. С этой целью часть каменных лобазов, прилегающая к вокзалу и принадлежащая торговому дому «бр. Каменских», разобрали и в эту сторону удлинили вокзал новой пристройкой к нему почти на 19 сажен длины. В новой пристройке разместились зал III класса и почтово-телеграфное отделение, канцелярию начальника станции и приемный покой; в бывшем же помещении зала III класса расположились багажное отделение и касса; помещение же зала I и II классов осталось на прежнем месте с прибавкой комнаты, которая ранее служила для багажного отделения. В 1910 году станция Пермь переименована в станцию Пермь-1.

1940 году напротив железнодорожной станции построили речной вокзал. Пассажиры прибывали на вокзал Пермь-I, а затем продолжали свой путь по реке на теплоходах.

К 1990-м годам состояние железнодорожного вокзала заметно ухудшилось, но станция продолжала пользоваться спросом у пассажиров пригородных поездов. Многие пермяки еще помнят зал ожидания, билетные кассы и газетный киоск внутри вокзала.

В 2004 году памятник архитектуры федерального значения признали аварийным и закрыли на реконструкцию. Лишь в 2017 году вокзал был окончательно отремонтирован. Строителям пришлось восстановить здание практически в первозданном виде, отремонтировать фасад, заменить местами кирпичную кладку, установить оригинальные окна и положить новый пол.