Erst sehr spät erkannte man die Bedeutung Bochums für die Eisenbahn. Am 26. Oktober 1860 wurde die Strecke Witten Bochum eröffnet. Der Weiterbau der Strecke nach Mülheim/Ruhr zog sich bis zum 1. März 1862 hin. 1868 entstand der erste Grubenanschluss zur Zeche Engelsburg. Am 5. Oktober 1862 eröffnete die Strecke nach Dortmund. Das erste Empfangsgebäude (Bochum Süd) eröffnete 1874. Seit 1875 wurden die Industrieanschlüsse stark erweitert und ein Rangierbahnhof gebaut. Im Personenbereich erfolgten 1899 größere Umbauten, wobei die Bahnsteige eine Überdachung erhielten. 1944 zerstörte ein Bombenangriff das Empfangsgebäude fast vollständig. Rechtzeitig zum Katholikentag 1949 wurde ein provisorischer Bahnhofsneubau ("Katolikentagsbahnhof” mit runder Kuppel) an der Stelle des alten Empfangsgebäudes fertiggestellt. Zu dieser Zeit gab es schon Pläne zum Neubau eines großzügigen Empfangsgebäudes, für das sich der vorhandene Standort als zu klein erwies. Der Neubau in seiner heutigen Form wurde einige Hundert Meter weiter östlich erbaut und am 1. Juni 1957 eröffnet. Charakteristisch ist das geschwungene Spannbetondach vor der verglasten Eingangshalle. Am selben Tag erfolgte auch die elektrische Inbetriebnahme der Strecke zwischen Düsseldorf und Hamm. Gleichzeitig endete der Betrieb im “Katholikentagsbahnhof”, der jedoch anderweitig genutzt wird und heute noch existiert. 1974 wurde Bochum an das S-Bahn-Netz angeschlossen. Der Hauptbahnhof wurde 2002 saniert. Das Gebäude steht unter Denkmalschutz.