В начале 1868 года было получено разрешение на строительство частной Курско-Харьковско-Азовской железной дороги, учредителем был назначен Самуил Соломонович Поляков. Новая железная дорога проходила через город Белгород, который в то время был уездным городом Курской губернии.
В эксплуатацию станция II класса Белгород была введена в составе строящейся Курско-Харьковско-Азовской железной дороги. Так в апреле 1869 года на станцию Белгород прибыл первый пробный поезд из Курска, а 6 июля того же года было открыто регулярное движение по линии Курск — Харьков. К моменту открытия движения на станции Белгород было построено паровозное депо, водокачка, три платформы (одна пассажирская и две товарные), а также другие строения. Сооружение железнодорожного вокзала было завершено в 1870 году.
В 1896 году была открыта железнодорожная ветка Белгород — Волчанск, которая в 1901 году была продлена до Купянска. В результате станция Белгород стала узловой. В том же 1901 году была введена в эксплуатацию частная Белгород-Сумская железная дорога.
В 1908–1911 годах, в связи с возросшим пассажиропотоком, была произведена масштабная реконструкция вокзала, были пристроены дополнительные одноэтажные крылья. Количество пролётов с левой и правой стороны было увеличено с трёх до шести. Здание вокзала было одним из немногих, уцелевших во время гражданской войны. Однако здание было до основания разрушено во время Великой Отечественной войны.
Вокзал был реконструирован в 1949 году, а в начале 80-х годов ХХ века были построены два новых современных здания. В них находятся пригородные кассы и кассы дальнего следования, залы ожидания, кафе и рестораны, сувенирные магазины, туалеты, отдел транспортной полиции, медпункт и комнаты матери и ребёнка. Последний крупный ремонт и оснащение современной техникой были произведены в 2008 году.