W latach 1869-1870 położono drugi tor i przydzielono stację pierwszej klasy, zgodnie z którą budynek dworca miał być murowany. Do 1868 roku powstał dwukondygnacyjny kamienny budynek z fasadą i wysokimi pół-owalnymi oknami, które wpuszczały dużo światła i nadawały bryle przewiewny wygląd oraz antresole w końcowych częściach. Dekoracja głównego wejścia była surowa i monumentalna. Centralna sala operacyjna oddzielała pokoje pasażerów klasy 1 i 2 od pokoi klasy 3.
Budynek posiadał również zaplecze usługowo-magazynowe. Dla pasażerów był bufet i restauracja. Dla oczekujących na pociąg wykonano markizy na peronie w pobliżu budynku stacji. W jasnym drewnianym pawilonie na lewo od budynku stacji znajdowała się przechowlania bagażu. Budynek dworca znajdował się w bliskim sąsiedztwie torów kolejowych. Dla wygody pasażerów zbudowano platformę z płytą postojową, z której pasażerowie wsiadali i wysiadali. Lokomotywownia stacji Tuła znajdowała się za budynkiem stacji. Została zaprojektowana dla 27 lokomotyw parowych i miała obrotnicę dla 21 lokomotyw parowych. W zajezdni w 1872 otwarto również warsztaty naprawy lokomotyw, której parterowy budynek znajdował się na obrzeżach stacji w pobliżu torów kolejowych od południa. Przetrwał do dziś. Znajdowało się tam również specjalne pomieszczenie na pobyt palaczy lokomotyw.