La gare se compose essentiellement d'un ensemble de bâtiments organisés autour du parvis ; ils comprennent un corps central de trois travées et d'un étage carré, entouré de deux corps de bâtiment à cinq travées en rez-de-chaussée de part et d'autre et de deux corps en retour, également en rez-de-chaussée. L'ensemble des toitures à longs-pans est couvert de tuiles plates mécaniques. La plupart des ouvertures (hormis celles des trois portes d'accès au bâtiment central, refaites) sont en arc segmentaire.

Cependant, l'élément le plus remarquable se trouve côté voies : il s'agit d'une grande structure métallique en forme de halle, reposant sur des piliers en fonte et couverte de verrières, qui protège l'ensemble des quais et des cinq voies sur toute la longueur des bâtiments de la gare. Cette structure métallique est constituée de fermes de type Polonceau, du nom de l'ingénieur les ayant mises au point en 1836. Ces fermes métalliques présentent en particulier un double poinçon en V renversé, et ont été créées spécifiquement pour les halles rectangulaires, comme c'est ici le cas.

Cette gare était équipée d'une rotonde pour les locomotives, d'ateliers de réparation pour le matériel roulant et d'aires de stockage du charbon. A l'époque de sa plus grande activité, la gare se composait de 16 voies de triage et de 5 voies à quai.