El 22 de diciembre de 1869 se completó la construcción del ferrocarril de Kozlov a Tambov, con una longitud de 74 verstas, así como del edificio de la estación en Tambov, que se inició el 1 de julio del año anterior. La principal entidad contratante de la construcción fue una sociedad anónima.

Normalmente, en una misma línea de ferrocarril se construían estaciones similares con altas torres de reloj en las fachadas principal y laterales. La parte central de la estación de Tambov era de dos pisos e incluía un vestíbulo y taquillas, mientras que en los alas laterales de un piso se encontraban las salas de espera. En las fachadas laterales norte y sur había torres de reloj.

La estación servía como el primer edificio desde el cual comenzaba el conocimiento de Tambov. En fotografías de la época pre-revolucionaria se puede ver que su composición recordaba a una fortaleza: la fachada del lado del ferrocarril imitaba muros de piedra y torres, haciendo referencia a la historia de la ciudad-fortaleza. Posteriormente, debido a las ampliaciones, esta imagen expresiva y muchos detalles arquitectónicos se perdieron.