该火车站是中国第一条长距离准轨铁路的大型车站，其主体建筑候车大厅年代较早，为中国近代铁路建设尚存的重要历史见证。 原为卢汉铁路(后称京汉铁路)南端终点站的主体建筑，由比利时贷款，法国工程师设计。大智门火车站1896年破土动工，1903年建成。1906年4月1日卢汉铁路全线建成在大智门火车站举行了通车典礼。1911年10月10日晚，辛亥革命爆发，清政府官员从大智门火车站爬上现代化的火车逃往北方。1937年9月17日下午，第9军军长郝梦龄从大智门北上抗日，血战成仁，终得马革裹尸还。清光绪二十八年（1902年），一直醉心洋务运动且敢于大胆实践的张之洞，邀约直隶总督王文韶，联名向朝廷呈递了一份设立朝廷“铁路总公司”的折子，内容就包括在汉口大智门附近建一座火车站的方案。张之洞所奏，上头照准。于是，张之洞公开招标，最终，一广帮建筑商胜出中标。经过几年精心施工，汉口最早的火车站，就鹤立矗立在大智门了，这就是大智门火车站。汉口大智门火车站是京汉铁路的南端终点站，20世纪初，这个当时亚洲最雄伟、最现代化的火车站，被视为京汉铁路全线最耀眼的亮点。车站建成，火车开通，汉口的面貌也跟着改观抗日战争时期，大智门火车站风云际会。1937年9月17日下午，第9军军长郝梦龄正是从这里北上抗日，血战成仁，终得马革裹尸还；1938年春，八路军副总指挥、横刀立马的彭德怀在这里莅临武汉；台儿庄战役中，41军122师师长王铭章以身殉国，灵柩经大智门车站运抵武汉，这一段段往事为老站书写了一页页浓墨重彩的历史篇章。沧海桑田，昔日的火车站台及横跨汉口闹市的京汉铁路，已变成宽敞的京汉大道，架空而过的城市轻轨交通列车，飞驰在曾经辉煌百年的京汉铁路旧址的上空。1938年春，八路军副总指挥彭德怀在大智门火车站莅临武汉。1991年10月1日，新的汉口火车站建成後，大智门火车站停止使用。2001年06月25日，大智门火车站作为近现代重要史迹及代表性建筑，被国务院批准列入第五批全国重点文物保护单位名单。2006年5月底汉口大智门火车站正进行检修，准备改建成武汉市第一个铁路陈列馆。