In 1847 bereikt de eerste Nederlandse spoorlijn uit Amsterdam en Haarlem het eindpunt Rotterdam. Tegenover de Delftse Poort komt een kopstation als afsluiting van de spoorlijn. Het station bestaat uit twee symmetrische rechthoekige gebouwen aan weerszijden van de spoorlijn. In het zuidelijke gebouw komen de entree en wachtkamers. Het noordelijke gebouw is bestemd als uitgang en voor de goederendiensten. Boven beide gebouwen komen dienstwoningen. Tussen de gebouwen komt als afsluiting van de spoorlijn een arcade met drie bogen.
Met het oog op de nieuwe Staatslijn uit Breda start in 1873 bouw van het nieuwe hoofdstation Rotterdam Delftse Poort. Het nieuwe station wordt het eerste gezamenlijke station van twee concurrerende spoorwegmaatschappijen. Het stationscomplex komt zo’n 500 meter ten westen van het oude eindpunt van de Oude Lijn. Het station is in 1877 gereed en uitgevoerd als kopstation met enkele sporen voor doorgaande treinen. Het symmetrische gebouw krijgt hierdoor een haakse plattegrond met een trapeziumvormig hoog middendeel en twee lage zijvleugels die beide een hoog eindgebouw krijgen. In het bouwdeel tegen de kopsporen komen de voorzieningen van de HSM en in het deel langs de doorgaande sporen komen de Staatsspoorwegen. Na de opening van het nieuwe stationsgebouw is het gebouw uit 1847 gesloopt.
Het stationsgebouw is in 1934 aanzienlijk verbouwd. Hierbij krijgt het middendeel een nieuwe glazen gevel en krijgt het station ook aan de andere zijde van het emplacement een toegang. Tijdens het bombardement op Rotterdam is ook het stationsgebouw grotendeels verwoest. Het provisorisch herstelde gebouw is nog tot de komst van het nieuwe Centraal Station in 1957 in gebruik.
Het nieuwe Centraal Station sluit aan op de zakelijke wederopbouwarchitectuur van het stadscentrum. In eerste instantie zijn er plannen voor een hoog gebouw van 120 meter breed met kantoren en ruimte voor een hotel. Het uiteindelijke ontwerp is een stuk bescheidener. Het strakke gebouw krijgt wel de geplande gebogen voorgevel, maar is uiteindelijk over de gehele breedte slechts 14 meter hoog. In het midden komt een grote glazen pui met daarachter de hoge stationshal die tevens toegang tot de reizigerstunnel biedt. De hal krijgt een plafond dat in drie ‘golven’ naar beneden afbuigt. Aan beide zijden van de stationshal komen kantoren. Door het toepassen van vier smalle stroken met ramen, lijken de vleugels hoger dan de twee verdiepingen die ze werkelijk tellen. Aan beide uiteinden komt een poortgebouw, waardoor de geplande 120 meter in de breedte uiteindelijk wel is gehaald. Op de beide poorten komen abstracte beelden die de bijnaam ‘speculaasjes’ krijgen. Het perron langs het stationsgebouw krijgt een kap die aansluit op het golvende dak van de stationshal. De zes eilandperrons krijgen een betonnen overkapping die doordat telkens twee golven met de rug tegen elkaar zijn geplaatst de bijnaam ‘vlinderschalen’ krijgen. Aan de andere zijde van de reizigerstunnel komt een bescheiden entree. De eerste drie perrons zijn tegelijkertijd met het stationsgebouw in 1957 in gebruik genomen. De andere drie volgen in 1959. Halverwege de jaren ’80 krijgt het station een zevende eilandperron. De kap is opvallend genoeg gelijk aan de bestaande kappen opgebouwd.
Het station is al na enkele decennia te klein. Bovendien ziet NS Rotterdam Centraal inmiddels als Europees vervoersknooppunt en moet er een bijpassend station ontworpen. Nadat in 2005 al een deel van de linker kantoorvleugel is ingekort voor de eerste aanpassingen aan het stationsgebied, is de rest van het oude stationsgebouw begin 2008 gesloopt om plaats te maken voor een nieuw OV-terminal. De karakteristieke kappen boven de perrons blijven hierna nog even bewaard. Nadat eind november 2012 de nieuwe voetgangerstunnel onder de perrons in gebruik is genomen volgt Op 13 maart 2014 de officiële opening van het ruim opgezette nieuwe stationsgebouw.
Opvallend aan het nieuwe gebouw is de terugkeer van een aantal karakteristieke elementen van het oude gebouw. Zo keren de twee zogenaamde speculaasjes die jarenlang boven de twee doorrijpoorten van het oude station staan terug op de perrons boven de in- en uitgang van de fiets- en voetgangerstunnel onder het station. Het patroon van de speculaasjes keert bovendien terug in de betonnen wanden van het kantoorgedeelte van het station én in het patroon van de kap boven de sporen en perrons. Hier zijn de zonnecellen aangebracht in de vorm van een speculaasje. Andere referenties naar het oude stationsgebouw zijn de letters Centraal Station die in hetzelfde lettertype als op het oude gebouw terugkeert en de oude stationsklok boven de ingang. Tussen het stationsgebouw en het voormalige stationspostkantoor zijn nog altijd enkele bomen te zien uit de tijd dat ze op het stationsplein van station Delftse Poort staan.
Op de foto boven dit artikel een deel van de imposante voorgevel van Rotterdam Centraal op 16 mei 2016.