Stacja kolejowa w Gnieźnie, będąca czwartą w drodze z Poznania, od samego początku traktowana była jako jedna z najważniejszych na linii - obok stacji w Poznaniu, Pobiedziskach, Inowrocławiu, a następnie w Bydgoszczy tylko tu zlokalizowano magazyn towarowy, lokomotywownię i stację wodną.
Po czteroletniej budowie, dnia 26 maja 1872 roku dokonano uroczystego otwarcia stacji, a nową linią przejechał pierwszy pociąg. Regularny ruch osobowy zainaugurowano jednak dopiero 1 lipca 1873 roku. Budowę drugiej linii kolejowej mającej połączyć Gniezno z Oleśnicą zatwierdzono 17 czerwca 1872 roku, a otwarto uroczyście 30 czerwca 1875 roku.
Stacja kolejowa Gniezno zlokalizowana została na 50. kilometrze linii z Poznania do Torunia, po południowej stronie miasta, na jego ówczesnych przedmieściach. Najważniejszym budynkiem całej stacji stał się potężny gmach dworca kolejowego, oprócz którego wzniesiono także magazyn towarowy, parowozownię (wielokrotnie przebudowywaną, w wyniku czego powstała największa w Europie 24-stanowiskowa hala wachlarzowa), stację wodną oraz budynek mieszkalny dla urzędników (Parowozownia Gniezno).
W latach 1908–1911 rozbudowano zaplecze techniczno-eksploatacyjno-ruchowe stacji.