Появление железной дороги в Твери и вокзала первого класса было неизбежно во время строительства Николаевской железной дороги в XIX веке. Железная дорога, соединившая Санкт-Петербург и Москву, уникальна – она практически прямая. Такую прямолинейность решено было соблюдать сразу, поэтому исторический центр Твери оказался немного поодаль от железнодорожной ветки.
Также на всём пути Николаевской железной дороги, названной так императором Александром II в честь отца, Николая I, который и издал указ о создании железной дороги в этом направлении, было построено 34 станции.
Старый вокзал в Твери сегодня, пожалуй, один из нескольких вокзалов, не изменивших свой облик со времени строительства. Подобного типа вокзалы в Клину, Малой Вишере. В Бологом он несколько перестроен – добавлен второй этаж.
Проект здания вокзала создал Рудольф Желязевич – ученик архитектора Петербургского (сейчас – Ленинградского) и Московского вокзалов соответственно в двух столицах Константина Тона. Вокзал построен в русско-византийском стиле с элементами флорентийской архитектуры, со скруглёнными торцовыми фасадами, обведёнными галереей на чугунных колоннах. Колонны придают зданию неповторимый антураж.
Открытие вокзала состоялось в 1849 году одновременно с запуском железнодорожного движения по ветке Тверь – Вышний Волочёк.
Тверской вокзал и изнутри также сохранил свой первоначальный интерьер при незначительных изменениях. Если убрать сувенирные киоски и современные буфеты, вид интерьера будет первозданный.
После открытия вокзала в XIX веке здесь располагались залы ожидания для пассажиров, кассовое, багажное, телеграфное отделения. Пассажиры поездов, делающих остановку в Твери, имели возможность отобедать. А чтобы они не опоздали на свой поезд, в буфете перед отправлением поезда звонили в колокольчик.
В здании было два крыла – Петербургское и Московское. В Московском крыле находились багажный сарай и туалеты, а для пассажиров был организован небольшой сад.
В годы Первой мировой войны с вокзала отправлялись санитарные поезда.
В Петербургском крыле располагались императорские комнаты. Там не раз останавливались члены императорской фамилии. Сейчас эти комнаты, недавно отреставрированные, – часть музейной экспозиции вокзала.