Здание Николаевского вокзала построено в 1847-1851 годах по проекту К. А. Тона. Собственно именно после этого из перекрёстка Невского и набережной Лиговского канала появилась Знаменская площадь. Точно такое же здание было построено в Москве, на противоположном конце пути (Ленинградский вокзал).

Вокзал был построен в связи со строительством железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой. Первый поезд отправившийся из Петербурга - императорский. Отправился он 18 августа 1851 года в 4 утра. Состоял он из 9 вагонов, ехал до Москвы 19 часов. Царь очень боялся переезда через железнодорожные мосты, и переходил их пешком, следуя за поездом.

Первый же поезд для простых пассажиров был отправлен только 1 ноября 1851 года. Проезд на нём по тем временам был очень дорогим, не самые состоятельные пассажиры размещались в товарных вагонах, а иногда и на открытых платформах. Желающий отправиться в Москву должен был подать в полицию особое прошение и свой паспорт. После проверки личности пассажиру выдавали билет, а паспорт выдавали только после окончания поездки.

В 1930м году вокзал переименован в Московский.