Die Leipzig-Dresdner Eisenbahn eröffnete feierlich am 7. April 1839 die Gesamtstrecke von Leipzig nach Dresden. Der erste Bahnhof trug die Bezeichnung Leipziger Bahnhof. 1892 begannen die Bauarbeiten des Dresdner Hauptbahnhofs. Der Bahnhof wurde als Durchgangsbahnhof mit Kopfgruppe als Hochgleisanlage entworfen. Er war für die Züge aus Berlin und Leipzig Durchgangsbahnhof und für die Züge aus Chemnitz und Görlitz Endbahnhof. Der Bahnhof wurde kreuzungsfrei angelegt. Die Bahnsteighalle bestand aus einer großen Mittelhalle über den sechs Kopfgleisen und zwei kleinere Hallen für den Durchgangsverkehr. Am 18. Juni 1895 konnte der Verkehr aufgenommen werden, sodass der alte Böhmische Bahnhof geschlossen werden konnte. Gleichzeitig begann man mit dem zweiten Bauabschnitt des Hauptbahnhofs. 1896 wurde der Abstellbahnhof fertiggestellt. 1898 sind alle Bauarbeiten beendet worden. Am 13. Februar 1945 wurde der Bahnhof durch Luftangriffe schwer beschädigt. Nach dem Krieg wurde der Hauptbahnhof unter Beibehaltung seiner ursprünglichen Form wieder aufgebaut. Verschiedene Schmuckelemente berücksichtigte man allerdings nicht mehr. Der Bahnhof verfügte über einen Königspavillon, der ab 1950 als Kino benutzt und 2010 saniert wurde. In den 1990er Jahren wurden Sanierungsarbeiten begonnen. Eine gründliche Sanierung begann ab dem Jahr 2000. Der Bahnhof steht seit 1978 unter Denkmalschutz.