A mai épület helyén eredetileg álló első pályaudvart Pesti indóháznak nevezték. 1846-tól innen indult a Pest és Vác közötti vasút, Magyarország első vasútvonala. A Magyar Középponti Vasút az akkori város szélén vásárolta meg ehhez a telket. Az idők során az indóház a növekvő vasúthálózat évről évre élénkülő áru- és személyforgalmát egyre kevésbé volt képes kiszolgálni.
Időközben elkészültek a Nagykörút rendezési tervei, melynek útjában állt a pályaudvar. A tulajdonos Osztrák Államvasút Társaság (későbbi neve Osztrák-Magyar Államvasút Társaság) elhatározta az indóház lebontását és egy új felépítését. A pesti indóházi csarnok köré felhúzták a mai pályaudvar vonatfogadó csarnokát, majd elbontották a régi csarnokot. Az új csarnok kissé északabbra került a régitől, melyet keresztülvágott a Nagykörút. A régi csarnok déli végéhez hozzáépített irodaépület még sokáig, az 1970-es évekig megmaradt, átkerülve a körút túloldalára, szemben az új csarnokkal.
Az új pályaudvar terveit az osztrák August W. De Serres építész és a később az Eiffel-toronyról világhírűvé vált párizsi Gustave Eiffel cége készítette. A közhiedelemmel ellentétben azonban maga a híres építész, Eiffel nem tekinthető a pályaudvar tervezőjének. Pusztán a francia mérnök építészirodájában dolgozó Seyrig Theofil volt az, aki a pályaudvar csarnokáthidaló vasszerkezetét tervezte. Később valószínűleg a magyar nemzeti büszkeség volt az, amely az Eiffel-iroda munkatársának, Theofil-nak mérnöki művét az iroda világhírű vezetőjére terjesztette ki, mint alkotóra. A társtervező Bernárdt Viktor volt, amiért Ferenc József-rend kitüntetést is kapott. Az új pályaudvar 1877 októberében nyílt meg. A pályaudvar vasszerkezete a maga korában technikai bravúrnak számított.
A pályaudvar 1891-ben kapta a Nyugati nevet – összefüggésben az Osztrák-Magyar Államvaspálya Társaság államosításával.
Vágányok száma: 17 vágány a személyszállító vonatok fogadására-indítására (9 a Váci út felől + 4 a középcsarnokban + 4 a Podmaniczky utca felől), 2 csoport tárolóvágány, motorkocsi-karbantartó csarnok, személykocsi-karbantartó csarnok.
Csarnok hossza: 146 m • Középcsarnok szélessége: 42 m • Középcsarnok legnagyobb magassága: 25 m