Северный вокзал был построен на месте старых вокзалов – Кранцевского и Земландского. Свою работу он начал в 1929 году. Во время войны вокзал сильно пострадал и до 1964 года не использовался. Довоенное здание стало Межрейсовым домом моряков, а взамен ему выстроили новое – с залом ожидания и кассами.
С 1976 года станция обслуживается электропоездами. В настоящее время с Северного вокзала осуществляется пригородное сообщение по направлениям Светлогорск, Зеленоградск, Пионерский курорт и Советск. В пределах Калининграда также действует рельсовый автобус по маршруту Северный вокзал – ул. Киевская. Годовой пассажирооборот вокзала достигает двух миллионов человек.
Здание вокзала построено по проекту немецких архитекторов Шефа и Штальмана в 1930 г. Среднюю часть здания занимает внушительная колоннада высотой в четыре этажа. Если учесть, что от Северного вокзала отходили только частные железные дороги на Кранц и Раушен, здание представляется несоразмерно большим. Его проект создавался так, чтобы площадь, на которую обращен фасад, выглядела единым целым. В результате восстановительных работ здание приобрело прежний вид, однако ряд архитектурных элементов претерпели серьезные изменения. С 1998 г. в здании располагается Калининградский деловой центр.
На территории вокзала можно увидеть паровоз-памятник ТЭ-858 образца 1943 года. Он был установлен в 2010 году.