清朝光绪二十二年（1896年），清政府特使李鸿章赴俄祝贺沙皇加冕典礼，与俄国签订《中俄御敌互相援助条约》（简称《中俄密约》），允许俄国在中国东北境内修筑铁路，俄方称“中国东方铁路”简称“中东铁路”，清政府称“东清铁路”或“东省铁路”。 1912年后，统一称“中东 铁路”，简称“中东路”，也称“东铁”。

  1898年，俄国迫使清政府与之签订《旅大租地条约》，取得了修筑中东铁路南部支路的特权。在长春旧城北门外西北的二道沟北岸，修建了长春第一个火车站，宽城子车站。车站建于1898年，1900年被义和团焚毁，后来又在此原址进行了重建。1903 年中东铁路建成后，宽城子站区内开辟了街路，建筑了住宅、俱乐部、教堂和其他生活配套设施，为中东铁路支线上的的四等车站。

吉长铁路长春站

  清朝光绪三十一年（1905年），清政府奏准吉林将军初拟敷设吉长铁路，但因日俄战争，吉长铁路第一次筑路计划夭折。日俄战争结束，1907年吉林开埠局编制的长春开埠区规划，特于头道沟北处（今长春火车站址）划拨土地，作为吉长铁路始发站场建设用地，且列入规划先期实施的重点工程项目准备开工。但由于满铁事先先行“隐购”该地，并向清廷施压拒不归还，清政府的第二次筑路计划也落空了。1909年，由吉林西路兵备道颜世清主持重新编制的长春商埠地规划，再度将吉长铁路始发站场列为规划的重点，拟建于伊通河西东安屯处，后因地质条件所限不宜设站，最终决定移至伊通河东五里堡规划建站。 

  1912年10月20日，包括满铁头道沟站（今长春站）段的吉长铁路敷设完成，全线正式通车营运。由于长春站之前没有规划建设商业性服务等设施，站区与通往城内和商埠地的东大桥简陋失修，交通不便，往返吉长两市间的客、货运输多以满铁头道沟站为始发点，长春站区依然保持居民稀少的原状。

南满铁路长春站

  1905年，根据日俄两国签订的《朴次茅斯和约》，俄国将中东铁路支线的南段（宽城子至旅顺间）无条件让给日本，日本改称“南满铁路”，简称“满铁”。但日俄两国就宽城子车站的归属问题,发生了争执,长期悬而未决。日本为展开经济争夺,1907 年日本成立“南满洲铁道株式会社”，以原中东铁路的孟家屯火车站为据点,开始了铁路的经营活动。同时，没有放弃到宽城子车站长约 10 公里的铁路路段。1907年5月,紧急在邻近宽城子车站以南，用了五个月时间,修建了一个简陋的临时长春站,站房为青砖平房,客运站台是木结构和镀锌铁皮的防雨棚。就在这个临时长春站施工期间，1907 年6月,日俄之间就宽城子站的归属问题达成协议，俄国以支付日本56万卢布的代价，保留了宽城子车站，日本另选位置造新站。

  1912年，由满铁建筑课市田菊治郞、平泽仪平主持设计的车站大楼开工建设， 1914年5月，耗资32万日元，建筑面积4000平方米新站舍落成。车站大楼平面呈对称式布局，建筑模仿古希腊的人字屋顶，屋脊呈南北走向，建筑顶部带有山花，山花的中间设置一圆窗，圆窗周围镶嵌着欧式浮雕，内部安装着一部罗马数字的大型时钟，这是长春第一座钟楼。在入口处3米高的基座上，矗立着四根高大的爱奥尼柱式，支撑着上部的三层的观光台，站在观光平台上可以俯瞰整个广场的风光，车站建筑呈现简约折中主义风格。车站除中间主体部分为三层外，东西两翼均对称，为二层六开间，其中东西两侧还各建有五开间和三开间的平房。为突出车站的主体部分，东西两翼部分与中间主体部分做后退处理。建成初期的车站正门，未设防雨棚，随着铁路客流及服务设施的完善，1926年车站举行了扩建，包括在车站站台和正门安装了拱形雨棚，正门拱形防雨棚的设置，使原本挺拔耸立的门柱变成了半截柱式，失去原有建筑的特征，这应该是当初设计者所始料未及的。

  1932年，伪满洲国成立后，长春被定为“首都”并改称“新京”。1933年的11月，车站改称“新京站”。1934年，伴随入口和客流的增加，车站大楼的西侧，拆除原有平房，建成与两翼一样坡屋顶的二层建筑，增加四个开间。1937年后，车站东侧部分与主体建筑拉起，与西侧一样，也为四个开间，但为平屋顶，并且把整个东侧和出站口都建起了雨棚。西侧的烟囱也由初期的一个增加到三个。

1937年南满铁路“新京”车站站舍

  1948年长春解放后，由于人口的剧减，伪满时期扩建的火车站规模，基本能够满足旅客和货运的需要，车站未做较大改动，一直到1959年建国十周年的时候，才举行一次较大的改建，将原来的动车库，改为西候车室。实际上，建国后，车站的局部还是发生了一些变化，火车站除了承担运输旅客的任务外，也成披上了政治色彩。1952年以前，由于中长铁路由中苏两国共管，所以车站主楼上方挂着毛泽东与斯大林的画像；1952年后，开始挂起毛泽东的头像；1978年后，又挂上了毛泽东与华国锋的照片，但不久就都被摘下，此后也再没有挂像了。

  火车站除了领袖像发生变化外，长春站的名字也悄悄地发生着变化，建国初期的是“长春站”三个字，位于站房的山花下面。文革以后，改为“长春”两个字，同时，在站房东西两翼屋顶增加“伟大的中国共产党万岁”和“伟大的毛泽东思想万岁”的政治性标语。1984年，改革开放开始由农村转向城市，作为长春的窗口，车站也发生着变化，首先是原来东西两翼屋顶上的政治性标语被拆除，其次是“长春”两个字则被挪到屋脊的上方，而且字体也发生了变化，由原来的印刷体，改为手写体，但仅保持一年。1985年开始，又恢复了原来的印刷体，其位置没有发生变化。另外，山花上罗马时钟圆形窗边周围镶嵌着欧式浮雕在文革期间，被完全凿掉，仅留下圆形窗边，但窗内的罗马时钟一直使用到1984年，1985年后，原来的圆形罗马时钟被换成方形时钟，显得不伦不类，但一直使用到1992年火车站拆除。

  1992年5月26日，使用了78年的长春站候车大楼被炸毁拆除。两年后，一座现代化的车站大楼拔地而起。新建的长春站大楼主体平面呈大鹏展翅型状，建筑的立面为对称式格局。大楼顶部中轴线的位置建有一座高大雄伟的钟塔。2004年火车站的北站房启用，长春站变成南北双出口。2005年对大楼的钟塔进行了改造。2010年开始，长春站雄鹰展翅的楼体造型从现代简约变成了欧式古典，楼体正面多出了十六根立柱，并配上超大屏幕，长春站又完成了一次华丽转身。