La gare est construite en 1861 par la Compagnie des Chemins de fer du Midi, date à laquelle le rail atteint Pamiers, il s'agit de la ligne Toulouse-Foix. Le projet de liaison ferroviaire existe dès les années 1840 et l'avant projet de construction d'un "" débarcadère "" de septembre 1854 prévoit l'emplacement du plateau de la Croix du Blé, à un kilomètre environ du centre ville. Par la suite, une autre implantation est défendue, suite à des réclamations faites jusqu'à la fin de l'année 1856, il s'agit d'une position entre la fontaine de Sérou et celle de Sainte-Hélène. La position de l'avant projet au plateau de la Croix du Blé est finalement maintenue à la condition bien expresse que l'administration imposerait à la compagnie concessionnaire l'obligation d'établir entre la ville et la gare, une belle et large avenue d'un accès commode et facile (rue Frédéric Soulié, avenue de la gare). La Compagnie des Chemins de fer du Midi est créée en 1852 par frères Péreire, créateurs du Crédit mobilier et fervents bonapartistes qui obtiennent en 1852 pour 99 ans la concession de la ligne du chemin de fer de Bordeaux à Sète et le contrôle du canal du Midi. La compagnie est chargée de créer les superstructures (rails, matériels roulants, gare) et obtient des concessions pour l'exploitation, l'Etat crée les infrastructures (terrassements, ouvrages d'art) et contrôle l'exploitation, la commune finance au deux tiers les expropriations. La gare ainsi que la halle des voyageurs telles qu'elles sont aujourd'hui ont été construite par étape. Ainsi, un premier bâtiment est construit en 1861, puis la halle métallique couverte est réalisée en juillet 1903 et le bâtiment des voyageurs est ensuite agrandi en 1920.