В 1866 году на севере Беларуси была построена Динабурго-Витебская железная дорога, соединившая Витебск с городом Динабург (ныне Дагувпилс). Тогда же, в 1866 году, в Витебске было построено здание железнодорожного вокзала — постройка в три этажа с закрытым пешеходным переходным мостом на пассажирские платформы. Строительство завершилось оперативно, и в этом же году в Витебск прибыл первый поезд из Полоцка.
В 1912 году здание вокзала было окончательно достроено, но, к сожалению, ненадолго. В 1941−1945 годах, во время Великой Отечественной войны, в результате авиационных ударов и разрывов снарядов старое здание железнодорожного вокзала было разрушено практически до основания. Спустя несколько лет было возведено новое здание. Автором проекта здания стал архитектор Б.С. Мезенцев. Последняя реконструкция состоялась в конце 2009 года.