唐山火車站（唐山站）歷史可追溯到光緒年間。1881年6月9日，為了解決開灤煤炭的運輸，中國第壹條鐵路———唐山至胥各莊鐵路開始動工興建。由開平礦務局總工程師、英國人薄內的夫人在唐山釘下了第壹枚道釘，這條長約10公裏的運煤鐵路，***耗銀11萬兩。由於這段鐵路用騾馬牽引貨車，所以又被世人稱為“馬車鐵路”。
修鐵路必建火車站，唐山站是我國歷史上第壹條自建鐵路———唐胥鐵路起點的第壹個火車站。1882年初，唐山火車站建成營業。站址選在市內天橋東側老站道口處，站線為兩股。後來由於盲目地采挖地下煤，造成路基塌陷影響行車安全，唐山站於1907年西遷1公裏到唐山南站的地址。所以唐山火車站是中國最早，運營時間最長的火車站。
從1907年到1976年的70年間，唐山站候車室進行了4次改建和擴建，老照片再現的唐山站就是震前最後改建的唐山站。當時的京山線是連接華北與東北惟壹的咽喉運輸線，對我市經濟發展起到了舉足輕重的作用。 1976年7月28日唐山發生強烈地震，唐山火車站遭到了毀滅性的破壞，所有站舍和建築物夷為平地。為盡快修復被破壞的鐵路，把傷員運到外地救治，把救災物資運進來，中國鐵道部門從上到下全部動了起來，用抗震精神譜寫了壹首“贊歌”。
1976年地震中，鐵路遭到極其嚴重的破壞，當時，京山、通坨線受災線路正線總裏長達403公裏。據鐵路部門工作人員介紹，“許多區段路基下沈開裂，鋼軌扭彎變形，有的路基下沈達3米，縱向開裂有的達2米；橋梁破壞63座，其中有500米以上的特大橋兩座，100米以上的大橋16座；橋頭路堤普遍下沈，橋臺傾斜，橋墩折裂，橋梁移位，有的橋體落地，破壞相當嚴重。”
除了鐵路設施遭到嚴重破壞外，唐山鐵路站區房屋等其他設施也沒有幸免。各站段和鐵道沿線的生產、生活房屋絕大部分塌毀；沿線通信信號、給水、電力和運輸生產設備都遭到嚴重破壞，最終導致唐山通往天津、北京、沈陽的鐵路運輸全部中斷。
震後鐵道部立即組織了抗震救災指揮部，在京山線設立了東段、西段、中段及通坨線搶修指揮部，先後從北京、錦州、沈陽、鄭州等12個鐵路局，第壹、第二、第四大橋工程局，鐵道兵三個師等28個單位調集4.2萬人，組成了壹支搶修大軍奔赴災區。援助隊伍分段負責，全面展開了搶修京山、通坨、津薊鐵路和卑水支線的戰鬥。
壹方有難，八方支援。駐薊縣的鐵道兵4個連，在震後公路開裂、橋梁破壞、車輛擁擠的情況下，乘汽車繞行190公裏，僅用了5個小時就進入了通坨線鐵路搶修工地。
經過鐵路工人、鐵道兵指戰員的奮戰，灤縣以東準時通車；唐山以東準時通車；唐山至塘沽準時通車。至此，京山線全部貫通。
8月5日，唐山站開出了第壹列運輸傷員專列。8月7日，接入第壹列救災物資列車。在整個外轉重傷員過程中，開出專列159列，運送救災物資18000多節車皮，8月10日，滯留在災區的2800多名旅客全部安全轉移。
8月10日以後，搶修大軍以主要力量整修線路，提高行車速度，同時，抽調部分力量搶修工礦企業支、專線。9月份，從4個鐵路局和2個工程局調來2萬多人和部分鐵道兵部隊，加固和搶修房屋，到國慶節前夕，京山、通坨兩條幹線，除了個別橋梁限速外，區間行車速度已恢復到震前水平。
到10月底，***修復正線、站線897公裏，支線、專用線146條，413公裏，修復橋梁63座。及時修建和加固房屋近33萬平方米。
唐山大地震後，在原址廢墟上重建的唐山站於1983年11月5日建成交付使用。
隨著震後新唐山城市建設總體規劃的需要，位於唐山新華西道西段、與震後原址重建的火車站相距9.5公裏的新客運站———唐山站，1993年3月17日開工興建。鐵路和地方投資4190.4萬元，於1994年4月29日按期完成全部站房建設任務，同年11月11日隨京山壓改工程開通同時啟用，辦理客運業務。1995年7月1日正式獨立運營並定為壹等站。唐山站日均發送旅客7700人，與震前1976年相比，日均發送旅客增加了4300人。 2010年，唐山世界園藝博覽會申辦成功。為展示良好城市形象，迎接世界各地來賓，唐山站於2010年4月全面開工實施整體改造，總投資14億元，總建築面積13萬平方米，是全國地級市中建築面積最大的火車站，設東西兩個廣場、兩個進站口、兩個售票廳，高架落客、高架候車。到2013年底完成主體工程。
此次規劃範圍東至學院路，西至西外環路，南至南新道以南，北至興源道，此次改造不僅僅是壹個站房的改造，而是對整體區域的改造，將現有建築面積9647平方米的唐山站初步計劃擴建成59300平方米，7臺16線，重點改造主站樓、站臺雨棚、現有廣場、進出站及行包地道等。規劃設計本著“協調、高效、智能、快速、便捷”的理念，功能布局上充分體現開放、現代的城市形象。規劃設計主要有兩大特點，首先從整體外觀設計上進行了大膽創新，設計者們打破以往的方方正正的建築形象，而是采用富有現代感的弧形建築風格，有壹種旭日東升的寓意，榮獲2013年第十壹屆“中國鋼結構金獎”；另壹特點是乘客進站方式更加便捷，站房的功能組織及工藝流線秉承“以人為本”的設計理念，乘客不用再通過很長的壹段通道，而是在站線上設置南北寬90米的高架候車層，采取“線上候車”的模式直接上下火車，方便候車層旅客快速下站臺乘車。
唐山新火車站在傳承老火車站記憶的同時，將建成壹個新的富有內涵的城市地標，是環渤海地區僅次於北京南站和天津火車站的第三大城市交通綜合體，是全國地級市中建築面積最大的火車站。新火車站的建設，標誌著唐山市新的飛越、質的跨越。唐山站客車線開工 建成後72分鐘抵京減少1個半小時 新建唐山北站至唐山站客車線暨唐山站改擴建工程宣告開工。唐山北站至唐山站客車線建成後，從唐山站至北京站的運行時間可縮短到72分鐘，比繞行天津至北京減少約94分鐘。
另外，新建唐山北站至唐山站客車線。此線***設唐山北站、楊家口站、唐山站三個車站，線路全長26.8公裏，是國家I級雙線電氣化鐵路。該工程靜態投資24億元，工期兩年。建成後，唐山站至北京站的運行時間約72分鐘，比從唐山繞行天津到北京，減少1小時34分鐘。
新建唐山北站至唐山站客車線的建設，將使唐山地區既有的京哈線、津山線，以及津秦客運專線、張唐鐵路得到連接，形成便捷、快速、直達的客運通道。同時將進壹步優化唐山地區的路網結構，密切唐山豐潤區、中心城區以及曹妃甸地區間的聯系，打造壹條貫通唐山市主要城市組團的交通發展軸。此外，該線對滿足京唐兩地經濟、文化等交流的需求，打造京津唐1小時經濟圈，促進環渤海地區的經濟快速發展也將發揮至關重要的作用。
在經過為期三年多的緊張施工後，唐山站新站房於2013年11月26日上午10時正式啟用。