Первые поезда начали отходить от станции еще в 1880 г. Здание Тифлисского вокзала, над проектом которого работало несколько архитекторов и художников, в том числе Васильев и Бруни, было открыто в 1883 г.
Облик здания выдержан в стиле восточной мавританской архитектуры. Стены вокзала выложены из жемчужно-серого камня разных оттенков, что создает причудливый узор и придает образу здания особую красоту. Над зубчатым карнизом видна решенная довольно просто серо-зеленая крыша, составляющая гармоничное сочетание с цветом стен. В 1926 г. неподалеку был построен Сабунчинский вокзал, который проработал до 1976 г. Его архитектура напоминает восточные религиозные сооружения или дворцы своей монументальностью, наличием башни, похожей на минарет мечети. В 1977 г. вплотную к Тифлисскому было построено современное дополнительное здание, заменившее закрытый Сабунчинский вокзал. Также рядом открылась в 1967 г. станция метро.
Тифлисский вокзал сейчас – главный и самый большой железнодорожный вокзал страны. С него отходит несколько маршрутов поездов дальнего следования, расписание которых можно посмотреть на сайте Азербайджанских железных дорог .