Здание вокзала берегового типа расположено вдоль железнодорожных путей, с северным фасадом, обращенным к привокзальной площади, и южным, выходящим на пути. Развитие промышленности и торговли требовало строительства железных дорог. В марте 1868 года Борисоглебское уездное земство получило разрешение на строительство железной дороги Грязи-Борисоглебск, а 20 июля 1869 года, на её продолжение до Царицына. Первая часть линии от Грязей до Борисоглебска была завершена в декабре 1869 года, а движение на участке Борисоглебск-Царицын началось 25 июля 1871 года. В том же году вокзал начал свою работу. С 1871 по 1893 год здесь находилось управление Грязе-Царицынской железной дороги. С 1893 года, с образованием Общества Юго-Восточных железных дорог, здесь размещалось Северное управление Общества, в то время как южное находилось в Воронеже. В 1870-х годах железной дорогой управлял инженер Н.О. Кулжинский, а в 1880-х, П.Е. Сувчинский. В конце XIX и начале XX века часть здания занимало двухклассное училище Юго-Восточной железной дороги. По словам путешественника и историка П.П. Семенова-Тян-Шанского, вокзал в Борисоглебске был одним из самых красивых на всей сети Юго-Восточных железных дорог. Здание трехэтажное, кирпичное, с лицевой кладкой. Прямоугольная форма дополнена ризалитами: на северном фасаде они крупные, с двумя боковыми и центральным, завершенным четырехгранным ярусом с шатром, а на южном фасаде, слабовыступающие. Восточный и западный фасады также усложнены ризалитами. Со стороны путей к зданию примыкает навес над перроном, поддерживаемый металлическими столбиками. В декоративной отделке фасадов использованы элементы модерна, русского стиля и классицизма. Первый этаж завершается карнизом со ступенчатыми кронштейнами. Над средним ризалитом северного фасада карниз переходит в кокошники. Углы боковых ризалитов подчеркнуты рустованными лопатками, между которыми проходит фриз. Простенки рустованы до междуоконной полки. Большие арочные проемы среднего ризалита имеют ступенчатое завершение. Второй и третий этажи объединены угловыми лопатками и арочными нишами с окнами. Лопатки второго этажа завершаются капителями с нитками. На третьем этаже углы ризалита срезаны. Стены западного и восточного фасадов, а также боковых ризалитов северного фасада завершаются фризом. Прямоугольные проемы второго этажа объединены подоконной полкой. На третьем этаже окна арочные, кроме одного на северном среднем ризалите. Между окнами второго и третьего этажей на фасадах находятся квадратные филенки. Венчающий карниз аналогичен междуэтажному, но дополнен фризами и накладками. На северных боковых ризалитах карниз переходит в кокошник над круглым проемом. К четвертому ярусу северного среднего ризалита примыкает ажурная решетка. Внутренняя планировка первого этажа типична для вокзалов того времени: в центре залы ожидания, кассовый зал и ресторан, а в торцах, служебные помещения. Залы ожидания имеют единое пространство с рядами столбов. Лестницы расположены по осям средних ризалитов. На втором и третьем этажах планировка коридорная, с комнатами и почтой на втором этаже и гостиницей на третьем. Здание используется по своему первоначальному назначению.