Obok głównego budynku w 1873 roku zbudowano również budynek pełniący funkcje poczty. W 1915 roku budynek rozbudowano. Kolejne prace remontowe przeprowadzono w 1955 roku. W 1895 roku zbudowano przejście podziemne w kierunku ulicy Kujawskiej. Siedem lat później zbudowano drugi tunel, przeznaczony do przewozu towarów.
W 1903 roku zlikwidowano pomieszczenia odprawy celnej, którą przeniesiono do nowego budynku, ulokowanego po zachodniej stronie dworca. W 1945 roku dworzec uległ pożarowi. Odbudowa dworca miała miejsce w latach 1948–1950. W 1963 roku rozpoczęto modernizację pomieszczeń dworcowych. Pracę kontynuowano w latach 70. XX wieku.
31 stycznia 2014 roku nastąpiło protokolarne przekazanie dworca Toruń Główny na rzecz Gminy Miasta Toruń. W lutym 2014 roku rozpoczęto remont generalny i modernizację dworca. Uroczyste otwarcie wyremontowanego dworca nastąpiło 12 listopada 2015. W ramach remontu położono historyzującą posadzkę z płytek gresowych, ściany ozdobiono boazerią, poszerzono i przedłużono przejście podziemne do ul. Podgórskiej, zamontowano windy i schody ruchome, przejście podziemne dostosowano do osób niepełnosprawnych, zmodernizowano pętlę autobusową.