Budynek dworca, który został oddany do użytku wraz z linią kolejową w owym czasie był jednopiętrowym, murowanym budynkiem. W dwudziestoleciu międzywojennym stacja kolejowa zostaje rozbudowana wraz z samym budynkiem dworca, w którym postawiono parterowe dobudówki. Impulsem do rozwoju kolei w Mielcu był projekt Centralnego Okręgu Przemysłowego. 23 grudnia 1937 r. w ramach inwestycji do powstających zakładów lotniczych w Mielcu, zostaje podjęta decyzja o budowie bocznicy prowadzącej do owych zakładów. Bocznica zostaje oddana w 1938 r.
Rozwój miasta i kolei przerywa II wojna światowa, podczas której stacja jest wykorzystywana do celów militarnych armii III Rzeszy, oraz do transportu Żydów do obozów zagłady.
Okres PRL-u, i schyłek kolei W czasach PRL-u liczba pasażerów korzystających z kolei w Mielcu wzrastała. W wyniku czego w latach 60. powiększono poczekalnię, wyposażono ją w duże, szklane okna, wzniesiono świetlicę dla młodzieży i zburzono część piętra. Budynek dworca został ponownie oddany do użytku 2 września 1967.