Историческое здание тверского железнодорожного вокзала входит в комплекс сооружений станции Тверь, который является выдающимся памятником производственной архитектуры середины XIX века. Административным центром комплекса стало здание вокзала, построенное в 1846-1851 годах по проекту архитектора Рудольфа Андреевича Желязевича.

Здание кирпичное, оштукатуренное, одноэтажное, с скруглёнными торцовыми фасадами, обведено галереей (на чугунных колоннах) для выхода пассажиров на перрон. Здание вокзала построено в так называемом «русско-византийском» стиле с элементами флорентийской архитектуры.
Архитектором был использован мотив двойной арки, вписанный в арочный проём – любимый мотив архитектуры 2-й половины XIX века.
Все фасады некогда украшались наличниками с «рустованными камнями перемычек» из лепных украшений. Сочно профилированный
междуэтажный карниз сохранил кирпичный профиль тесанного кирпича. Подоконные «фартуки» и «полотенца», междуэтажные пояски и резные наличники с «ушками» были реставрированы после тщательной расчистки. Вокзал имел отделку фасадов в виде известковой штукатурки с расшивкой «под кирпичную кладку» и окраску известковой краской «под кирпичный цвет». Декоративные детали – белились.

На момент начала реставрационных работ в 2012 году сохранившиеся первоначальные конструкции памятника находились в удовлетворительном состоянии, но требовали проведения комплекса консервационных и реставрационно-восстановительных мероприятий с приспособлением объекта под нужды современного использования.

В период с 2012 по 2015 гг. здание вокзала прошло комплексную научную реконструкцию, в результате которой был восстановлен исторический вид его фасада и интерьеров.