Am 22. Dezember 1869 wurde der Bau der Eisenbahn von Kozlov nach Tambow, mit einer Länge von 74 Werst, sowie des Bahnhofgebäudes in Tambow, das am 1. Juli des Vorjahres begonnen wurde, abgeschlossen. Der Hauptauftraggeber für den Bau war eine Aktiengesellschaft.

In der Regel wurden an einer Eisenbahnlinie ähnliche Bahnhöfe mit hohen Uhrentürmen an der Haupt- und den Endfassaden errichtet. Der zentrale Teil des Tambower Bahnhofs war zweigeschossig und umfasste ein Vestibül und Fahrkartenschalter, während in den einstöckigen Seitenflügeln Wartesäle untergebracht waren. An den nördlichen und südlichen Endfassaden befanden sich Uhrentürme.

Der Bahnhof war das erste Gebäude, von dem aus man mit Tambow vertraut wurde. Auf vorrevolutionären Fotografien ist zu sehen, dass seine Komposition an eine Festung erinnerte: Die Fassade zur Eisenbahnseite imitierte steinerne Wände und Türme und verwies auf die Geschichte der Stadtfestung. Später, aufgrund von Aufbauten, ging dieses ausdrucksstarke Bild und viele architektonische Details verloren.