Odcinek ten pozwolił uniknąć kłopotliwej zmiany kierunku jazdy oraz ominąć teren Cesarstwa Austriackiego dla pociągów jadących w kierunku Warszawy. Wraz z budową powyższego odcinka powstał nowy budynek dworca, stanowiący obecnie część starego dworca. Zbudowano także halę odpraw celnych i parowozownię wraz ze stacją wodną (okolice obecnej wieży ciśnień).
Z czasem dobudowano lokalne łącznice z głównej stacji. Są to: Katowice – Wełnowiec (otwarta 1 grudnia 1859 roku); Katowice – Ferdinandgrube (kopalnia Katowice; otwarta 1864 roku); Katowice – Huta Baildon (1869 rok).
Dzięki uzyskaniu połączenia w głąb Prus oraz z Cesarstwem Austrii i Królestwem Polskim Katowice stały się ważnym nadgranicznym węzłem kolejowym dla ruchu towarowego we wszystkich kierunkach. W połowie XIX w. udział katowickiego węzła w obrocie towarowym wynosił: 30% eksportowanego węgla, 70% żelaza oraz 60% cynku. Przez stację przejeżdżały również transporty zboża przeznaczonego dla Górnego Śląska.
Stacja w 1870 roku była drugą (po Wrocławiu) największą stacją Kolei Górnośląskiej pod względem liczby podróżnych.