Historia thumb|left|Dworzec z 1861 roku Kolej dotarła do Lwowa dzięki budowie kolei galicyjskiej im. Karola Ludwika. 4 listopada 1861 r. oddano do użytku odcinek Przemyśl – Lwów, a 12 lipca 1869 r. Lwów – Brody. Sam dworzec został ukończony natomiast miesiąc wcześniej – w październiku 1861 r.
W pierwszych latach istnienia kolei następował dynamiczny wzrost liczby pasażerów, od 200 tys. rocznie tuż po otwarciu do 1,5 mln rocznie pod koniec XIX wieku. W wyniku wzrastającego ruchu, zapadła decyzja o budowie nowego dworca w miejscu starego.
Dworzec zbudowała w latach 1901–1904 firma Pierwsze Krajowe Przedsiębiorstwo Robót Żelazobetonowych Józefa Sosnowskiego i Alfreda Zachariewicza oraz firma Jana Lewińskiego według projektu prof. Władysława Sadłowskiego z lat 1898-1899 (II wersja, 1900), który powstał na podstawie specyfikacji i wymagań określonych przez Ludwika Wierzbickiego, inżyniera, architekta i dyrektora Lwowskiej Kolei Państwowej (od 1897 r.). Stalowo-szklana konstrukcja hali peronowej wykonana została częściowo przez krakowską firmę Fabryka Maszyn Ludwika Zieleniewskiego i zakłady w Witkowicach, a kolejną jej część wzniosło Pierwsze Galicyjskie Towarzystwo Akcyjne Budowy Wagonów i Maszyn z Sanoka.