Le premier train fait son entrée dans Bar-le-Duc le 29 mai 1851 au moment de la création d’une ligne reliant Paris à Strasbourg. Située à mi-parcours, la ville bénéficie du développement de l’activité économique qui lui est liée. À proximité du canal de la Marne au Rhin inauguré la même année, la gare joue un rôle central dans le développement urbain de la cité au XIXe siècle.
Voulue par l’État en 1841, la ligne Paris-Strasbourg est construite par tranches successives. La partie comprise entre Vitry-le-François et Nancy fait l’objet de nombreuses tractations, toutes les villes souhaitant pouvoir être reliées à ce nouveau mode de transport. Mais le rôle actif des édiles barisiens (le Maréchal Oudinot et le député J.L. Gillon en tête) concrétise le passage du réseau ferré par le chef-lieu du département de la Meuse. La Compagnie du Chemin de Fer de l’Est est chargée d’exploiter ce réseau jusqu’en 1938, date de création de la Société Nationale des Chemins de Fer.
Le bâtiment actuel n’est achevé qu’en 1853. Conçu par l’architecte Edmond Brazier, il est à l’image de ceux qui jalonnent l’ensemble de la ligne : larges ouvertures en plein cintre au rez de-chaussée, fronton orné d’une horloge, sobriété des ornements. Les deux petites ailes en retour construites ultérieurement par la compagnie permettent de doubler la surface du vestibule. La marquise, plus haute que le bâtiment, a été édifiée ultérieurement au-dessus des voies. Elle permet un meilleur accueil des voyageurs et de nombreux commerçants ambulants ou sédentaires y proposent alors journaux, nécessaires de toilette ou encore produits locaux (confitures de groseilles, madeleines).
Créée dans la perspective de la rue qui porte désormais son nom, la gare de Bar-le-Duc devient un point de convergence dans le tissu urbain. Peu après sa construction à l’emplacement d’un ancien bras du canal de la Marne au Rhin, un réseau de rues est organisé en étoile autour d’une place. Le parvis est entouré de grilles métalliques aujourd’hui disparues devant lesquelles est inauguré en 1900 le monument commémoratif de la guerre de 1870. Celui érigé à la gloire du Président Raymond Poincaré le remplace depuis 1950. Le quartier s’anime de nouveaux commerces. La gare marchandise connaît son apogée au milieu du XXe siècle lorsqu’elle devient la première plateforme française de l’industrie fromagère.