Железная дорога в Торжке появилась в 1870 году как первый участок при строительстве линии Лихославль — Вязьма.

К открытию железнодорожной станции 30 мая 1870 года был введен в эксплуатацию деревянный вокзал с залом ожидания для пассажиров. Вокзал возводился по проекту художника-архитектора, выпускника Академии художеств Карла Васильевича Беккера (1838–1905) в традициях русского деревянного зодчества. Двухэтажное здание вокзала имело асимметричные формы, этажи украшали башенки, шпили, фронтоны с прорезной резьбой, резные карнизы и наличники на окнах по фасаду первого этажа.

Во время Великой Отечественной войны станция сильно пострадала от вражеских обстрелов, было уничтожено паровозное депо, разрушениям подверглись здание вокзала и другие служебные помещения.

К 1960 году на месте обветшавшего старого деревянного вокзала было построено новое кирпичное двухэтажное здание в стиле советского классицизма, без излишеств в украшении фасадов. Это вокзальное здание, сохранившееся до наших дней, имеет трехчастную структуру с выступающими по бокам ризалитами, увенчанными фронтонами.