Københavns 1. hovedbanegård
I 1847 åbnede Danmarks første jernbane mellem Roskilde og København. Banen fik i København endestation på terrænet foran Københavns voldanlæg udenfor Vesterport, hvor også Tivoli blev anlagt.
Tegningen herover viser banegården i dens første år. Den lå omtrent, hvor den nuværende hovedbanegård ligger.
På grund af beliggenheden på terrænet foran befæstningen omkring den indre by, var stationsbygningen opført som en let trækonstruktion, der hurtigt kunne fjernes i tilfælde af krig.
Banegården lå lige ved siden af Tivoli, der fik lavet et hul i plankeværket, så det blev en forlystelse at se, når togene kørte.
København 2. banegård
I 1860’erne steg behovet for en ny banegård, ikke mindst på grund af de nye jernbanelinjer mod Klampenborg og Hillerød.
Derfor byggede man en ny stationsbygning ved Vester Farimagsgade nord for Vesterbrogade. Den var tegnet af arkitekten Johan Daniel Herholdt (1818-1902), som Herholdtsgade er opkaldt efter. Hovedbygningen lå, hvor Palads Teatret ligger i dag.
Banegårdens sporterræn fyldt efterhånden en stor del af arealet mellem Sankt Jørgens Sø og Vester Farimagsgades daværende forløb (der nogenlunde svarer til Hammerichsgade og Axeltorv i dag).
I 1887 blev der bygget en særlig banegård for togene mod Klampenborg.
Hovedbanegården fra 1865 bestod af én stor overdækket hal, opført af en imponerende trækonstruktion. Efter banegården blev taget ud af brug i 1911, blev Paladsbiografen midlertidigt indrettet i hallen, og senere blev hallen flyttet til Århus og genbrugt i Århus Stadionhal.
Alle tog, der udgik fra stationen, skulle ad de samme spor, som gik langs Gyldenløvesgade. Først i en udfletning mellem Vodroffsvej og H. C. Ørsteds Vej gik de mod hhv. vest og nord.
Med den stigende togtrafik var dette en flaskehals, og man besluttede derfor at opføre en ny hovedbanegård syd for Vesterbrogade, og anlægge Boulevardbanen som en ny forbindelse nordpå via Østerport Station.
Københavns 3. hovedbanegård
I 1911 stod den nye (og nuværende) banegårdsbygning færdig. Den var tegnet af Statsbanernes egen arkitekt, Henrik Wenck (1851-1936).
Denne banegård fik væsentligt større kapacitet og havde – da den var fuldt udbygget – 12 spor i modsætning til dens forgænger, der have fire.
De kolossale afgangs- og ankomsthaller var bygget på tværs henover sporene og udført som trækonstruktioner.
Banegården har mange udsmykninger og dekorationer. På forsiden mod Banegårdspladsen er ti figurer i sandsten, der forestiller folk fra forskellige egne af landet i deres egnsdragter. Figurerne er udført af billedhuggeren Jens Lund (1873-1946).
I vestibulen ud mod Vesterbrogade står buster af jernbanens pionerer, James Watt, der opfandt dampmaskinen, og George Stephenson, der konstruerede nogle af de første lokomotiver.
Hovedbanegården er fredet.