Proyectada en 1862 por el ingeniero inglés Charles Blacker Vignoles, se trata de una de las más tempranas estaciones de tren de toda España. El aire victoriano de sus marquesinas apunta al origen de su diseñador, ingeniero jefe de la línea Tudela-Bilbao, que junto a la Madrid-Irún coincidía, apenas traspasado el ecuador del XIX, en Miranda.
Charles B. Vignoles, nacido en Woodbruck en 1793, era considerado uno de los más prestigiosos ingenieros civiles de su época. Reconocido como uno de los introductores de la arquitectura del hierro en estaciones y puentes, trajo a Europa el rail de base plana e inventó en 1830 un tipo de ferrocarril de montaña. Trabajó en Estados Unidos y Rusia, donde construyó un puente suspendido sobre el Dnieper, en Kiev, catalogado durante años como el mayor del mundo. Años después, proyectó la línea Tudela-Bilbao, las estaciones de Logroño y Miranda, y, en esta misma ciudad, el puente del ferrocarril sobre el Ebro.
El edificio de viajeros -compartido por las Compañías propietarias de las dos líneas, detentadora cada cual de una de sus fachadas- tiene una planta rectangular, y estaba dividido longitudinalmente en dos partes iguales y simétricas, en cada una de las cuales tenía sus dependencias la empresa correspondiente, contemplándose sin embargo algunos espacios comunes. Las cubiertas de los andenes, exponentes de un consumado dominio del hierro, se fundieron en los talleres ingleses de Frederick Braby.