Am 19. September 1842 wurde die Bahnstrecke von Leipzig nach Altenburg von der Sächsisch-Bayerischen Eisenbahn-Compagnie eröffnet. Diese Strecke wurde später nach Hof verlängert. Die Fertigstellung des Empfangsgebäudes war am 19. September 1844. Der Bahnhof lag 1,9 km vom damaligen Dresdner Bahnhof entfernt. Am 20. Juli 1851 wurde eine Verbindungsbahn zwischen den beiden Bahnhöfen hergestellt. Eine weitere zweigleisige Verbindungsbahn baute die Gesellschaft am 20. August 1878. 1880 kam ein Zollschuppen dazu. Ab 1. Oktober 1912 fuhren keine Schnell- und Eilzüge mehr zum bayerischen Bahnhof. Zwei Luftangriffe im Zweiten Weltkrieg überstand der Bahnhof recht glimpflich. Neben den Gleisanlagen wurde nur die Personenhalle getroffen. 1950 entfernte man die restliche Dachkonstruktion. Das Bahnbetriebswerk schloss 1952. Im Jahr 1961 installierte man die Oberleitungen. 1972 stellte die Reichsbahn den Stückgutverkehr ein. 1975 wurde der Bahnhof unter Denkmalschutz gestellt. Die Bahnhofsgaststätte schloss 1996. Zum 150-jährigen Bestehen des Bayrischen Bahnhofs wurde er renoviert. Die Bahn stellte den Bahnverkehr gegen Ende des Jahrtausends ein. Heute befindet sich im Bahnhof ein Restaurant. Mit Beginn der Sanierungsarbeiten Anfang 2011 wurde der Bahnhof im Zusammenhang mit den Tunnelbauten um 30 Meter nach Osten verschoben. Unter dem Bahnhof befindet sich heute eine S-Bahn Station, die am 15. Dezember 2013 eröffnet wurde. Sie trägt den gleichen Namen. Am 25. Mai 2012 feierte man den Abschluss der umfangreichen Sanierungsarbeiten mit einem Festakt. Der Bahnhof ist in wesentlichen Teilen im Original erhalten geblieben und zeigt uns heute, wie ein Kopfbahnhof aus der Frühzeit der Eisenbahn ausgesehen hat.