青島火車站始建於1900年，它看起來更像是一個教堂，由德國人魏爾勒和格德爾茨設計，山東鐵路公司承建。最早的建築主要由鐘樓和候車大廳兩部分組成，具有德國文藝復興時建築風格。鐘樓是一座造型優美的尖頂結構，鐘塔高35米，沿用德國鄉間教堂樣式，頂部為八角式屋頂，牆身上方四面起山牆，山牆頂部四周放置4部大鐘。老火車站建築居於青島廣西路（原亨利王子路）和蘭山路（霍恩措倫路）的軸線上。1991年按原貌重建，原建築主體平行南移數十米，鐘塔增高3米。
1901年的火車站，剛剛建成，周圍建築稀少。
拍攝於1904年的火車站照片
1912年9月28日，辭去臨時大總統職務的孫中山先生致力於鐵路建設，從濟南乘火車來到青島，在青島火車站月臺上留下了一張十分珍貴的照片。
據說在這張照片中，不僅有當時青島商界的名流，而且還有德國、法國和青島報界的記者。在孫中山走過的車站月臺上方，青島人還扎有上書“歡迎”兩個大字的彩色牌坊。
1914年日本侵佔青島後，強佔了這條鐵路。1914—1922年，日本第一次佔領青島時期的火車站照片，站前有“千葉公園”。
千葉公園照片，1922年後改稱第五公園，建國後廢棄。
1923年1月1日，中國政府從日本手中收回膠濟鐵路，也收回了青島站。圖為中日雙方在青島朝城路（後為青島鐵路分局所在地）舉行交接儀式後合影
民國時期青島火車站，1939年8月30日和31日兩天，市區遭開埠後最大臺風暴雨襲擊，併發生了海嘯。海水衝上了車站南面的岸邊，沖塌了攔海石壩和樹木、電線杆。在最大的自然考驗降臨時，車站無恙。
1951年青島火車站，候車室上方鑲嵌著新中國鐵路路徽。該路徽1950年1月22日頒佈。1956年9月5日，車站上空突然出現特大暴雨，從天而降的雨水創下了本地日降水量的最高記錄，電話中斷，鐵路停車。風雨飄搖中，火車站大樓依然故我。1961年9月7日，青島再遭受特大暴雨襲擊，致使31人死亡，1956間房屋倒塌，23處橋樑被沖毀，在這期間，建成已整整60年的火車站沒有受到任何大的損害。
20世紀70年代的青島火車站，右邊圓柱的地方是檢票口。1975年7月19日，在市區持續6個小時的風雨交加中，電業局的10千伏電路跳閘15次。風雨過去，當光明重新照耀這個城市的時候，榮辱不驚的火車站依然在原來的地方，還是昨天的模樣。
90年代初的青島火車站，這是原裝的。
1991年，增設膠濟鐵路複線工程，在專家聽證會上70%的專家不同意拆，為了保留它，專家們認為可以將老火車站平移。這種意見並沒有被採納，最終的方案是，拆除老火車站，原址處建新火車站，再在原址處向南幾十米的地方，重建一個高仿老火車站的建築。在原火車站北側新修建了大型二層候車大樓，另在原站址南重新依原來風格建造了南樓，新鐘樓增高了3米，以求與新建候車大樓的比例協調。這次擴建於1993年竣工，百年火車站成為新建築。
1993年首次擴建後的青島站，原先的檢票口變成了候車室。“青島站”三個字，移到新候車室上方。老站房頂的煙囪也不復存在。北側立起一座大樓，那就是青島鐵道大廈。
為適應青島市經濟快速發展的需要和迎接2008年奧帆賽，青島火車站又於2006年11月份進行封閉施工。2006年11月19日晚,即將改造前的青島火車站候車廳。
2007年1月7日，24層的青島鐵道大廈被爆破拆除。
這是網友gelinhai在爆破後瞬間拍攝的火車站珍貴鏡頭。那漫天的煙塵讓人想起老站經歷的紛紛擾擾的如煙歲月。
2008年初，建設中的青島新客站。青島新客站由地上三層和地下兩層共五層樓組成，站房沿站場東、西、南呈“U”形佈局，同時形成“品”字形廣場。
雖然原鐘表樓和售票廳建築在形式上仍舊非常高仿，但新建鐘錶樓的尖塔頂部的顏色由藍色變成了紅色，變得土氣了不少，而且整個火車站也變得更加平淡而不突出了。
2017年12月2日入選第二批中國20世紀建築遺產名單。
現有鐘樓已是新建築
青島著名人文學家李明曾說過，現有的青島火車站鐘樓已經不是百年前的老建築了，它早已在1991年被拆除重建了，建築部門用原有的材料，按照圖紙，將鐘樓重建。“從建築本身來說，它已經不算是百年老建築了，應該說是新建築。”李明表示，在火車站改造的同時，車站花園也被徹底破壞了。之後，周邊地區開始頻繁拆遷，大量出現了與傳統建築的尺度和體量完全衝突的大型現代建築。
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