Am 1. März 1862 nahm die Bergisch-Märkischen-Eisenbahn-Gesellschaft das Teilstück zwischen Bochum und Mülheim an der Ruhr in Betrieb. Zugleich wurde auch der hölzerne Bahnhof Essen BME eröffnet.
1900 wurde unter der Leitung von Alexander Rüdell mit dem Bau des Bahnhofsgebäudes im historistischen Stil begonnen, bei dem die Verkehrsanlagen niveaufrei über die Straße gelegt wurden. Das repräsentative Bahnhofsgebäude des Architekten Fritz Klingholz eröffnete zum Ende des Jahres 1902. Durch die Bombardierung im Zweiten Weltkrieg wurde das Gebäude erheblich beschädigt.
In den 50er Jahren wurde ein schlichter aber innovativer und bis heute funktional vorbildlicher Neubau mit drei Ebenen unter Beteiligung der Architekten Kurt Rasenack und Bernd Figge erbaut. Bezeichnend für diesen Neubau war, dass die am 15. November 1959 fertiggestellte Empfangshalle nicht mehr vor, sondern unter den Gleisanlagen lag.
Mit der wachsenden Ruhrmetropole ist auch der Hauptbahnhof stetig weiter gewachsen. Im Laufe der Jahrzehnte ist er daher immer wieder umgebaut und dabei erweitert worden.