哈爾濱的歷史與鐵路是密切相關的。1898年以副局長兼副總工程師依格納齊烏斯為首的東清鐵路工程局全體工作人員，乘“海蘭泡號”汽船，沿烏蘇里江、黑龍江、松花江到達哈爾濱碼頭（今道里江畔九站附近）。東清鐵路工程局從海參崴遷至哈爾濱，駐紮在香坊永發源燒鍋院內開始正式辦公，並在香坊西修建了火車站，命名為“哈爾濱站”，同時宣佈中東鐵路全線開工。由於哈爾濱站在西香坊區之內，所以當時整個西香坊最初就被稱為“哈爾濱”或“哈爾濱區”。我想這大概就是“先有香坊，後有哈爾濱”的由來吧。
香坊火車站是座典型的俄式建築，圓圓的紅色屋頂，高大的門窗，米黃與白色相間外牆，墨綠色的窗戶框，用一個再簡單不過的詞來形容就是“大大方方”。這座火車站至今已有百年的歷史，值得慶幸的是，它居然逃脫了十年浩劫而安然無恙，基本保留了原始的風貌，所以也是熱播的電視劇"夜幕下的哈爾濱"、“懸崖”主要場景之一！
同時也在九站修建了一座車站“松花江站”，這是一座臨時性質的貨運車站，位於緊貼著松花江邊的大堤上，這樣鋪設的目的很清楚，就是便於將從俄國水運而來的鐵路物資運到附近的鐵路車輛廠去。據說現在的“江畔餐廳”，就是由此站改造而來。當時建有貨運軌道線3條，與松花江碼頭的水路航運相連，成為哈爾濱的水陸聯運碼頭。後由於水路碼頭逐漸淤淺，失去水陸聯運的條件，碼頭站的功能也逐漸消失，最後停止使用。車站於1953年拆除，僅留下江畔餐廳，這棟極具俄羅斯風格的磚木結構建築。
1903年7月14日，中東鐵路工程局局長尤格維奇通電全路，宣佈中東鐵路完全建成。中東鐵路幹線從滿洲里車站以西的國界起，經哈爾濱到綏芬河車站以東的國界止，全長1514.30公里；中東鐵路南支線從哈爾濱車站中心起，至旅順口車站線路終點止，全長974.90公里；中東鐵路線路總長2489.20公里。中東鐵路從1897年動工至1903年通車，歷時6年，耗資3.75億金盧布。同年哈爾濱站正式動工。
1904年，哈爾濱站站房竣工投入使用，秦家崗站更名哈爾濱站，也稱總站或中央車站，是全線唯一的一等站。新站舍為新藝術風格，建築面積2700平方米，中央大廳寬敞明亮，左側為一、二等候車室和餐廳；右側為售票室、三等候車室。同時原“哈爾濱站”改名“老哈爾濱站”，解放後又將“老哈爾濱站”改名“香坊站”。
哈爾濱“老票房子”是一座典型的俄國新藝術運動的產物，由俄國建築師基特維奇設計。在這幢車站修建之前，作為臨時的票房子僅僅是一兩幢木板房，旅客大都是修建這條鐵路的工程技術人員、護路的軍人、工人和他們的家屬，不賣票，僅憑證件就可以上火車了。所謂的車站站臺，不過是胡亂鋪著木板和石頭的爛泥地，沒有廣播也沒有鐘敲，火車開車或靠站全憑兩手亂舞的站長吹哨子加嗓子喊。開車或到站也沒什麼準點，一切都是“看情況”。老火車站建成後，它不僅是哈爾濱這座城市的正式門戶，也是俄羅斯新藝術運動建築藝術在哈爾濱落腳的一個重要的標誌和始發點。所以，儘管我們心存極複雜的想法，它仍然是一幢有著紀念碑意義的老建築。
隨著哈站旅客運量不斷上升，老站舍因無法適應客流需求，於1960年3月8日至28日拆除，令人惋惜。據說老站舍十分堅固，拆除時動用了炸藥和坦克（撞牆）。同時在原址重建，當時只留下火車站前的蘇聯紅軍解放東北紀念碑。新站由主樓、東翼、西翼三部分的大型現代化站舍組成，規模和外形都近似北京火車站。但後期由於資金緊張，工程停工，當時成為笑談（外地人戲稱：哈爾濱一大怪，候車室兩邊蓋）。
1972年5月 為迎接柬埔寨國家元首西哈努克親王來哈為期6天的訪問，有關部門在東、西兩翼間的空白地帶建起了一個連廊。同時，哈爾濱站進行第三次擴建工程，候車室面積增加一倍。
1988年 哈爾濱站進行了第四次修建改造，也就是已拆除的原哈站。新建主樓，兩翼增加一層、重新裝修，新建第三、第四候車室，新建兩座高架天橋、室外通廊，新增兩部自動扶梯。主樓鋪裝了大面積的茶色鏡面玻璃、安裝了大鐘、興建了與防洪紀念塔遙相呼應的半圓弧環狀雨搭，完成後一直是哈市標誌性景觀。
1989年10月1日，經過三十年斷斷續續的施工，哈爾濱新站舍全部建成，建築總面積2．8萬平方米。
由於原哈爾濱站已使用逾20年之久，故存在多方面問題，如站臺低矮、破損，列車接發能力不足，候車室面積過小且已經進入滿負荷運轉（年接待客流量已達到2800萬人），主要站房南北距離過長導致旅客通行不便、北側霽虹橋下淨空不足導致列車通過能力下降等。為解決上述問題，哈爾濱市在2014年啟動火車站改造計劃，並於次年開始著手進行，2018年9月底前工程全部完工，目前火車站南站房及1-9站臺，雨棚，高架候車室已開始拆除，建設。
新站房採用歐洲“新藝術運動”風格設計理念，是純歐式建築風格的站房，將還原百年哈站的歷史風貌。工程已於2015年12月1日開工建設,主要包括新建南站房、北站房、高架站房、站臺、雨棚等。目前，新建哈爾濱站北站房，已投入使用。
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