Stationshuset i Östersund byggdes 1879 huvudsakligen efter ritningar av SJ:s chefsarkitekt Adolf Wilhelm Edelsvärd, som för övrigt själv var född i staden 1824. Edelsvärd lade stor vikt vid stationernas stil och funktion alltifrån de stora centralstationerna vid Stockholm och Göteborg till de små stationshusen. Vid sidan av sitt uppdrag som järnvägsarkitekt uppförde Edelsvärd även andra byggnader, bland annat Hagakyrkan och Engelska kyrkan i Göteborg.
Stationshuset i Östersund byggdes helt i trä med en enkel rektangulär planform i två våningar under ett valmat plåttäckt tak. Två svagt framskjutande sidorisaliter med förhöjda valmade takpartier och dekorativt utskurna takfotskonsoler bröt av och rytmiserade den långsträckta byggnaden. På fasadens samtliga pilastrar har riksvapnet skurits i kapitälen.
Redan 1890 byggdes stationshuset ut mot norr med två fönsteraxlar för att möjliggöra en utökning av restaurangverksamheten. En motsvarande tillbyggnad gjordes 1907 åt söder, i vilken olika expeditionslokaler inrymdes.
1901 uppfördes vinkelrätt mot stationshuset en flygelbyggnad av trä i två våningar efter ritningar av arkitekten Folke Zettervall. Flygelbyggnaden innehöll ilgodsmagasin, expeditioner och en bostadslägenhet. Bostadslägenheten byggdes snart om för expeditionsändamål. Här har även taxi och annan kontorsverksamhet varit inrymd.
1917 Härjades stationen av brand men återställdes i samma stil. Det lilla vindfånget vid entrén mot staden utvidgas i omgångar till en inglasad veranda och på 1920-talet utökades och nyinreddes vestibulen i en ljus klassicerande stil. För ritningarna svarade återigen Folke Zettervall. Under 1900-talet har ytterligare förändringar skett både på interiör och exteriör. Bland annat sammanbyggdes flygelbyggnaden med stationshuset, fönster bytts ut och det utskjutande taket över perrongen byggs in någon gång före 1940. Ytterligare utbyggnader mot bangården tillkommer under sent 1900-tal.
Östersunds centralstation blir 1986 statligt byggnadsminne och 2003 byggnadsminne enligt KML. 2001 förvärvades fastigheten från staten av Jernhusen AB.