Początki kolei w Bielsku sięgają lat 1853-55. Wówczas to, budując trasę tzw. Kolei Północnej Cesarza Franciszka Ferdynanda (Kaiser Ferdinand Nordbahn), łączącej Bogumin i Oświęcim (a docelowo Wiedeń z Krakowem), zbudowano także odgałęzienie z Czechowic-Dziedzic do Bielska. Niebawem, w 1860 r. powstał pierwszy budynek dworca kolejowego. Wkrótce tory przedłużono do Żywca, skąd następnie przez przełęcz Zwardońską dotarły one do Czadcy, skracając wydatnie podróż do Wiednia. W 1888 roku kolej połączyła Bielsko z Cieszynem oraz Kalwarią Zebrzydowską.
Dzisiejszy dworzec w Bielsku-Białej zbudowany został w latach 1889-90, według projektu Karola Schulza. Prace wykonywała firma budowlana Karola Korna. Obydwaj byli bielskimi architektami. Bryła utrzymana została w stylu austriackich dworców prowincjonalnych. Gmach ten zwano początkowo „nowym dworcem”, a jego powstanie przyczyniło się do rozwoju tej części miasta.
Dworzec remontowano w drugiej połowie lat 90-tych XX w., wymieniając m.in. ceglaną elewację budynków, odsłaniając i odnawiając polichromię w holu głównym oraz tworząc nowe pomieszczenia kas. Wśród detali warto zwrócić uwagę właśnie na owe freski w stylu pompejańskim, w holu głównym, a także oryginalny napis przy wejściu „K.K. PRIVILEGIRTE KAIS. FERD. NORDBAHN” (Uprzywilejowana Cesarsko-Królewska Kolej Północna Cesarza Ferdynanda).
Przez pewien czas, w latach 1994-2001, działał przy peronie 1A dworca Bielsko-Biała Główna skansen kolejowy. W nim zgromadzono sześć lokomotyw parowych. Obiekt działał krótko, a powodem zamknięcia były kwestie finansowe, związane z kiepsko zarządzanymi polskimi kolejami. Parowozy przeniesiono do Skansenu Taboru Kolejowego w Chabówce oraz lokomotywowni w Krakowie-Płaszowie.
