Jest głównym węzłem kolejowym województwa podlaskiego. Przez stację przebiega międzynarodowa linia kolejowa Warszawa – Białystok – Wilno – Petersburg, która jest częścią tzw. Rail Baltica.
Budynek dworca powstał podczas budowy linii warszawsko-petersburskiej w 1861 roku. Pierwszy pociąg osobowy, przemierzający całą trasę z Warszawy do Petersburga, przyjechał do Białegostoku we wrześniu 1862 roku. Zwiększająca się liczba przewozów pod koniec XIX w. sprawiła, że dworzec rozbudowano. Podczas I wojny światowej budynek został spalony przez wycofujące się wojska rosyjskie. Po zakończeniu działań wojennych dworzec odbudowano.
Podczas II wojny światowej dworzec został zbombardowany. Nie odzyskał już dawnej świetności mimo powojennej odbudowy i późniejszych remontów.
W 1989 roku PKP rozpoczęły prace modernizacyjne dworca, które potrwały 14 lat. Odnowiony budynek dworca został oficjalnie otwarty 28 listopada 2003. Według rankingu Gazety Wyborczej z 2008 r. dworzec PKP w Białymstoku został uznany za najpiękniejszy dworzec w Polsce, na drugim miejscu był obiekt w Lublinie, a na trzecim w Częstochowie. Białostocki budynek otrzymał 71 punktów na 100 możliwych.