W lutym 1856 roku wjechał na tarnowski dworzec kolejowy pierwszy pociąg, kursujący na trasie Kraków - Dębica. 20 lat później otwarto linię kolejową do Leluchowa, a w 1906 roku uruchomiono połączenie ze Szczuciem. Pojawienie się w mieście "kolei żelaznej" oznaczało początek nowej epoki w dziejach Tarnowa, z czego zresztą doskonale zdawali sobie sprawę ówcześni mieszkańcy, poparcia dla projektów rozwoju tarnowskiego węzła kolejowego szukający aż na cesarskim dworze w Wiedniu.
Gwizd, huk, kłęby pary i dymu towarzyszyły pojawieniu się na tarnowskiej stacji kolejowej pierwszego pociągu. To historyczne wydarzenie miało miejsce w lutym 1856 roku, a pociąg obsługiwał trasę Kraków - Dębica. Kilka lat wcześniej, w 1850 roku, rozpoczęto przygotowania do budowy połączenia kolejowego między Krakowem a Lwowem. W pierwszym etapie prac wybudowano tory na odcinku miedzy Bochnią a Dębicą, ale pociągi rozpoczęły kursowanie dopiero od momentu, gdy gotowe było połączenie z Krakowem. Budowę kontynuowano przez kilka kolejnych lat i wreszcie od 1861 roku pociągi pokonywały cała trasę Kraków - Lwów. Jednotorowa linia pozwalała pokonać dystans z Krakowa do Dębicy w czasie nieco ponad czterech godzin, zaś podróż do Wiednia trwała wówczas prawie dobę.
Ówczesny Tarnów był miastem liczącym niespełna 30 tysięcy mieszkańców, mniejszym nie tylko od Krakowa i Lwowa, ale również od Przemyśla. Rozwój kolei miał jednak przyczynić się i do rozwoju miasta. Rozumieli to ówcześni mieszkańcy, starając się o budowę kolejnych linii kolejowych łączących Tarnów ze światem. Prawie natychmiast po uruchomieniu linii wchód - zachód władze Tarnowa podjęły starania o budowę linii kolejowej w kierunku południowym. W 1868 roku delegacja tarnowska z burmistrzem, jego zastępcą i biskupem dotarła przed oblicze cesarza Franciszka Józefa, by przekonywać go o korzyściach płynących z budowy kolei. Najjaśniejszego Pana nie udało się jednak przekonać i dopiero w 20 lat po otwarciu linii kolejowej pomiędzy Krakowem a Lwowem, w sierpniu 1876 roku, uruchomiono połączenia kolejowe pomiędzy Tarnowem a Leluchowem, przez Tuchów, Stróże, i Nowy Sącz. Decyzję o budowie tej liczącej niespełna 150 kilometrów trasy podjęto kilka lata wcześniej, a wpływ na jej podjęcie miały względy strategiczne i wojskowe - uznano, że takie połączenie kolejowe może się przydać na wypadek wojny z Rosją. Tarnów stawał się jednak niniejszym węzłem kolejowym. Przytoczony przez Stanisława Potępę w książce "Fiakrem po Tarnowie" rozkład jazdy z roku 1878 obejmował sześć pociągów dziennie kursujących na linii Kraków - Lwów, jeden kurs dziennie do Leluchowa, a raz w tygodniu, w każdy wtorek wczesnym rankiem odjeżdżał z tarnowskiego dworca pociąg do Nowego Sącza.
Tarnowianie lobbowali również na rzecz budowy połączenia kolejowego Galicji z Królestwem Polskim. I ta kampania nie do końca przyniosła skutek, gdyż zdecydowano się ostatecznie na budowę linii Dębica - Rozwadów, ale na początku XX wieku Tarnów uzyskał również połączenie w kierunku północnym. Rząd Austro - Węgier zdecydował o budowie kolejnej linii komunikacyjnej łączącej Galicję z zaborem rosyjskim i Warszawą. W 1905 roku rozpoczęto pracę przy budowie linii kolejowej do Szczucina, a 15 października 1906 roku na licząca 49 kilometrów trasę wyruszył pierwszy pociąg. Podróż "szczucinką" trwała wówczas ponad dwie godziny, pociąg zatrzymywał się na stacjach w Żabie, Dąbrowie Tarnowskiej, Oleśnie, Mędrzechowie i Szczucinie oraz na przystankach w Klikowej, Łukowej Dąbrówkach Breńskich i Delastowicach. To miał być dopiero początek, niestety wybuch wojny przekreślił plany cesarsko - królewskich ministrów, a linia kolejowa Tarnów - Warszawa, via Szczucin nie powstała nigdy. 2 kwietnia 2000 roku wyruszył z Tarnowa do Szczucina ostatni pociąg.
Kolej, to nie tylko tory, wagony i lokomotywa, lecz także budynek dworca, który od blisko stu lat wpisany jest w miejski krajobraz. Obecny budynek dworca kolejowego w Tarnowie jest trzecim z kolei. Pierwszy otwarto wraz z uruchomieniem linii kolejowej, służył podróżnym przez kilka lat, ale od początku uznawany był za prowizoryczny i tymczasowy. Budowę stałego dworca kolejowego rozpoczęto w roku 1860. Był to parterowy długi budynek z wejściem od strony podjazdu i wiatą od strony torów. Wewnątrz znajdowały się kasy biletowe, osobne poczekalnie dla podróżnych trzech klas, restauracja, biuro pocztowe i biuro zawiadowcy. W przeciwieństwie do obecnego układu budynku nie można było wówczas przejść z holu na peron, w tym celu konieczne było przejście przez jedną z trzech poczekalni. Wygląd budynku starego dworca znany jest choćby z najstarszych tarnowskich kart pocztowych z przełomu XIX i XX wieku.
Pod koniec XIX wieku rozpoczęto przebudowę tarnowskiej stacji. Rosnąca liczba podróżnych wymusiła również decyzję o budowie nowego dworca. Rozpoczęto ją w 1906 roku, ukończono w 1910. Nowy dworzec, wzorowany na lwowskim, był prawie dwukrotnie większy niż poprzedni, wówczas także pojawiły się wiaty nad peronem drugim oraz, arcy - na ówczesne czasy - nowoczesny, tunel łączący perony. Po zakończeniu budowy halę dworcowa ozdobiono 10 obrazami autorstwa Edmunda Cieckiewicza. W późniejszych latach w związku z działaniami wojennymi budynek był częściowo rujnowany, zarówno podczas I wojny, w 1915 roku, jak i w roku 1939 i 1945.
