Der Bahnhof wurde viele Jahre lang auch Nordbahnhof genannt, weil er – mit französischem Kapital – von der Eisenbahngesellschaft Caminos de Hierro del Norte (kurz Norte) als Ende einer Eisenbahnstrecke gebaut wurde, die Madrid mit der französischen Grenze verband.

Das Bahnhofsgebäude ist ein Beispiel für die modernistische Architektur Ende des 19. Jahrhunderts. Es wurde 1879 von den französischen Architekten Bairez, Grasset und Ouliat gebaut, seine Fassade wird von zwei Türmen flankiert. Der Baustil ist historistisch. Besonders eindrucksvoll ist die Eingangshalle des Bauwerks.

Nachdem es seine Funktion als Eisenbahnhof verloren hatte, war das Gebäude viele Jahre lang verschlossen, bis es nach einer gründlichen Sanierung neu eröffnet wurde. Heute ist es ein wichtiger Verkehrsknotenpunkt mit U-Bahn-Stationen und ein Terminal für Stadt-, Regional- und Fernbusse, dient aber mit vielen Geschäften und Restaurants außerdem als Einkaufs- und Freizeitzentrum.