世界上最早的铁路客运站始建于1830年的
利物浦市克朗街，最初仅是一座简单的办公楼外接木构架的敞棚。随着铁路的发展，许多大城市开始兴建包含多种服务设施的大型公共建筑，如售票房、行李包裹房、候车室、餐厅等，并配备了站台、天桥、地道等设施。自20世纪初以来，铁路客运站的设计逐渐侧重于解决功能性问题，强调“通过空间”的重要性，如
罗马新总站（1951年）和
加拿大渥太华站（1967年）。在中国，早期的铁路客运站是由外国铁路公司建造的，随后中国自行设计并建造了一系列铁路客运站，如西安车站、京奉铁路沈阳总站、
南京西站等。
新中国成立后，修建了多个大中型铁路客运站，如北京火车站（1959年）和上海铁路新客站（1987年）。
铁路客运站可根据站房与铁路线的平面关系分为线端式（尽头式）、线侧式（通过式）和混合式三类；根据站房室内地面与站台面的高差关系分为线平式、线上式和线下式三类；根据旅客在同一时间内的最大聚集人数可分为特大型站（4000人以上）、大型站（1500-4000人）、中型站（400-1500人）和小型站（400人以下）。
铁路客运站通常由站房、站前广场和站场客运建筑三部分构成。站房作为主体建筑，包含了候车部分、营业管理部分和交通联系部分。站前广场提供了停车、道路、旅客活动区域和周边服务设施。站场客运建筑主要包括站台、跨线天桥和地道、检票口等设施。
铁路客运站的主要功能是输送旅客，解决旅客乘车、下车和中转的问题。在设计过程中，需要考虑各种流线的合理安排，避免流线间的干扰，确保流线简洁通畅。此外，还需要根据不同客运站的规模和客流量差异，灵活调整流线设计。
随着高速铁路的发展，一些铁路客运站已成为多种交通工具的综合交通枢纽。例如，
伯尔尼新客运站实现了多种交通工具的便捷换乘。日本仙台站则采用了多功能的高层客运站大楼，整合了多项相关业务和服务设施，提高了旅客的出行体验。