A principios de los años treinta del siglo XX, se decide concentrar todos los servicios ferroviarios de Zamora en un único edificio. En 1935, el presidente de la República colocó la primera piedra de la estación actual, pero esta no se inauguró hasta 1958, entre otras cosas por cambios en el proyecto original.

Según el catedrático de la Universidad de Salamanca, Alfredo Ávila de la Torre, los autores de este edificio son el ingeniero Antonio Salazar, diseñador de la estructura, distribución interior y ordenación del trazado viario; y el arquitecto Enrique Crespo, que diseñó las fachadas.

En total, el inmueble cuenta con 86 metros de largo por casi 11 metros de ancho, porque se dimensionó para alojar gran afluencia de personas en su vestíbulo, zona de oficinas, enfermería, consigna, comedor y cantina en planta baja y un hotel en la primera planta.

El edificio responde a estilo neoplateresco que rememora la arquitectura salmantina, especialmente el palacio de Monterrey, tomando también el material y color típico de la misma que le da la piedra de Villamayor.