La première gare de Turin fut construite en 1861. Cette gare était constituée de deux bâtiments aux fonctions bien distinctes, le bâtiment Départ, situé le long de la via Nizza, comprenait un grand hall, à voûte circulaire en plein cintre, orné de colonnes et de stucs. Il accueillait la billetterie et trois salles d'attente (une par classe de voyageurs) ainsi qu'un salon royal et le buffet. Le bâtiment Arrivée, situé le long de la voie Sacchi, hébergeait une salle d'attente, la consigne à bagages, et une galerie pour recevoir voitures et fiacres, communiquant avec l'autre bâtiment. Entre les deux s'étendaient les quais, recouverts par une imposante toiture semi-circulaire (l'un des premiers exemples en Europe de structure métallique en arc à plein cintre).

L'affectation des espaces a été modifiée de 1911 à 1915, de 1923 à 1928, et en 1940, notamment avec la construction d'un bâtiment à plusieurs étages dédié aux services postaux. La couverture métallique fut démolie et des abris longitudinaux en bois furent installés sur les quais.

De nouvelles modifications dans les années soixante et soixante-dix ont contribué à en altérer l'architecture. Finalement seule la façade sur le corso Vittorio Emmanuele garde son cachet architectural d'origine.

En 2004, un important projet de restructuration de la gare a été engagé par la société Grandi Stazioni.

Au début des années 2010, la gare, qui compte une desserte quotidienne d'environ 350 trains, voit passer 192 000 voyageurs chaque jour pour 70 millions annuellement[1].