Железная дорога значительно изменила облик тихой провинциальной Пензы и внесла важные изменения в её экономическое развитие. Центральная станция Пенза-I стала символом этих перемен.

Строительство железной дороги началось в 1870-х годах, и основную часть расходов покрывала частная компания Моршанско-Сызранской железной дороги. Для работ были привлечены значительные силы: сотни крестьян вручную строили насыпи и укладывали шпалы. Одновременно возводили вокзал, который строился по последним инженерным достижениям того времени. Здесь появился первый в городе телеграфный аппарат, а также было постоянное отопление, буфет с бесплатным кипятком и комната отдыха. В октябре 1874 года строительство завершилось. Паровоз Мальцевского завода, проверив прочность всех переправ, прибыл на станцию, забрал руководство города и сотрудников железной дороги и отвёз их на пикник. Так началась новая эпоха в истории Пензенской губернии.

Позже эта станция стала отправной точкой для Мокшанского полка, который участвовал в Русско-японской войне. В честь него здесь иногда исполняется марш "На сопках Маньчжурии". Николай II также посещал это место и в своём дневнике от 28 июня 1904 года написал: "В 8 час. приехали в Пензу к месту парада. В нём участвовали полки: 213-й Оровайский, 216-й Инсарский, 281-й Дрисский и 284-й Чембарский. Они представились отлично, несмотря на плохое состояние почвы, размякшей от дождей. Посетив собор, вернулись на станцию и продолжили путь".

Постепенно вокзал стал популярным местом для стоянки извозчиков. Поскольку станция находилась на окраине, пассажиры вынуждены были пользоваться их услугами. Кучеры, заметив высокий спрос, увеличили плату за проезд вдвое.

Старый вокзал был снесён в 1970-х годах, простояв почти 100 лет. На его месте построили новый, который в наши дни также был перестроен.