Первая российская железная дорога проходила от Санкт-Петербурга через Царское село в Павловск и была построена в 19 веке под руководством профессора Венского политехнического института Ф.А. фон Герстнера, специально приглашенного в Россию для этой цели. По его плану железнодорожный вокзал в Петербурге должен был находиться на набережной реки Фонтанки, однако выделенных на строительство денег хватило только на сооружение самой железной дороги и строительство вокзала в Царском селе. Тогда было решено построить временную деревянную станцию чуть в стороне от отведенного под вокзал места. В самый первый рейс из Петербурга в Царское село паровоз привел сам фон Герстнер - он доехал туда за 35 минут, что по тем временам казалось фантастическим достижением.
Петербургская станция, построенная на Семеновском плацу, выглядела довольно скромно: деревянная платформа и помещение для пассажиров, к которому примыкали несколько построек, предназначенных для работающих на железной дороге служащих и для ремонта паровозов и вагонов-экипажей. Тем не менее, она очень быстро стала одной из новых городских достопримечательностей. Множество людей приходили туда каждый день, чтобы посмотреть на прибытие паровоза и испуганно зажать уши, услышав его громкий сигнальный свисток. Впрочем, уже через несколько недель свистки на паровозах заменили небольшими органчиками, так что о своем прибытии на станцию новый транспорт стал сообщать исполнением известных мелодий.
В конце концов, временная станция была все же заменена каменным двухэтажным вокзальным зданием, созданным по проекту архитектора К.А. Тона. Сеть железных дорог в то время продолжала развиваться, при прокладке новых линий возникали железнодорожные общества, к одному из которых - Обществу Московско-Виндаво-Рыбинской дороги - и перешла в собственность самая первая, Царскосельская линия. Это общество организовало строительство железнодорожных путей от Петербурга до Витебска, из-за чего построенный в Петербурге вокзал стал впоследствии называться Витебским. Правда, уже в 19 веке витебская железнодорожная магистраль продвинулась еще дальше - сперва до города Жлобина, а потом до Одессы.
Количество пассажиров, путешествовавших по железным дорогам росло, и Витебский вокзал пришлось несколько раз перестраивать и расширять - через каждые 20-25 лет он становился чересчур тесным. В начале 20 века к основному зданию вокзала был пристроен так называемый Императорский павильон: туда прибывали и оттуда же отправлялись поезда, в которых путешествовала царская семья. В это же время был в очередной раз перестроен и сам Витебский вокзал - его новый облик с высокой часовой башней, мраморной лестницей, арками, куполом и просторным вестибюлем сохранился до настоящего времени. Стены вестибюля были украшены орнаментом, лепниной в виде женских масок и изображением древнеримского бога Меркурия, считавшегося покровителем торговли и путешествий. Чуть позже в вестибюле были вывешены панно, изображающие Петропавловскую крепость и порт в Одессе, написанные известными художниками В.И. Быстрениным и С.И. Дудиным. В 20 веке к этим картинам прибавилось еще несколько разных панно, иллюстрирующих историю Царскосельской железной дороги и ее вокзалов.
Бытует рассказ, что когда император Николай II собирался куда-нибудь ехать на паровозе, он всегда приезжал на Витебский вокзал точно в назначенное им время. Его дворцовый комендант В.Н. Воейков должен был приехать на вокзал заранее и отпереть парадные двери Императорского павильона. Он всегда приезжал минут за пять до часа, назначенного царем, и успевал все подготовить к его приходу. Один раз, когда Николай II объявил, что намерен сесть в поезд в пять часов вечера и Воейков приехал на вокзал примерно без пяти пять, он обнаружил, что вход в Императорский павильон уже открыт, а Николай с двумя своими дочерьми стоит на платформе. Комендант приготовился к выговору за опоздание, но царь, увидев его испуг, с улыбкой объяснил, что тот ни в чем не виноват - это не он опоздал, а Николай приехал на четверть часа раньше.
В конце 20 века, в честь 150-летия со дня создания первой российской железной дороги, на вокзале был установлен макет первого российского паровоза - того самого, на котором строитель первой железной дороги когда-то всего за полчаса с небольшим домчался до Царского села.
Историческая справка:
1837 г. - строительство временной железнодорожной станции на Семеновском плацу и открытие Царскосельской железной дороги.
1849-1852 гг. - строительство первого каменного вокзала в Санкт-Петербурге.
1874-1876 гг. - реконструкция Витебского вокзала.
1900 г. - переход Царскосельской железной дороги в собственность Общества Московско-Виндаво-Рыбинской дороги.
1900-1901 гг. - строительство Императорского павильона.
1987 г. - установка на Витебском вокзале макета первого российского паровоза.