На территории бывшего плаца лейб-гвардии Семеновского полка в 1837 году был построен первый в России вокзал первой в России железной дороги, соединявшей Санкт-Петербург с Царским селом. Железную дорогу строил австрийский инженер профессор фон Герстнер. Он же вел по этой дороге первый поезд, названный «Проворный». Сейчас в вестибюле вокзала установлен макет этого первого в России поезда. Само здание вокзала первоначально было деревянным и располагалось примерно на месте станции метро «Пушкинская». В середине XIX века было построено каменное здание вокзала по проекту архитектора К. Тона. Современное нам здание было построено в 1900-1904 годах по проекту архитекторов С. Бржозовского и С. Минаша в модном тогда архитектурном направлении «модерн», для которого характерно свободное расположение крупных объемов соответственно их функциональному назначению. В 1900-1904 годах возводится новое здание Витебского вокзала по проекту С.А. Бржозовского. Его новый облик с высокой часовой башней, мраморной лестницей, арками, куполом и просторным вестибюлем сохранился до настоящего времени. В это же время был построен Императорский павильон. К этому павильону подавались поезда, в которых путешествовала царская семья.
Главный вестибюль - основной объем вокзала выделен на фасаде смещенным вправо ризалитом. Большую часть сильно выдвинутого вперед ризалита занимает огромное арочное витражное окно. Высота вестибюля - больше двадцати метров, завершает его купол. Вход в вестибюль оформлен тремя козырьками, ажурный узор которых не повторяется. Справа фасад скруглен и оформлен сдвоенными стилизованными под дорические колоннами, между которыми находятся окна со своеобразными балкончиками. Слева над фасадом возвышается часовая башня с полуциркульными окнами, также имеющая купольное завершение. Внутри вестибюль украшен парадной Главный вестибюль Витебского вокзала в лестницей с мраморными перилами. По всем стенам установлены огромные витражные окна, в простенках между ними - лепные украшения, окрашенные под цвет бронзы. Наверху лестницы установлен мраморный бюст императора Николая I, во время правления которого была открыта первая в России железная дорога. Справа и слева от бюста две мемориальные доски. Надпись на одной из них гласит: «Первая в России железная дорога - Царскосельская - открыта в царствование Императора Николая I 30 октября 1837 года». На другой - извещение о времени строительства здания вокзала: «С-Петербурго-Витебская железная дорога открыта в царствование Императора Николая II 1 августа 1904 года».