В 1872 году была проведена ветка Балтийской железной дороги. А в 1873 году в Гатчине был построен вокзал по проекту П. С. Купинского. Это был уже второй вокзал Гатчины. Постройка была очень красивой, но очень быстро перестала справляться с пассажиропотоком.
В августе 1885 года был издан указ о постройке новой станции, немного поодаль. Новое здание было открыто в 1889 году, а в 1890 году был открыт Царский павильон, архитектором которых также был П.С. Купинский.
Во время Великой Отечественной войны здание вокзала претерпело разрушения. Новое здание, действующее по сегодняшний день, было возведено в 1958 году по проекту Л.В. Доброницкой, здание исполнено в классическом стиле.
В 2007 — 2008 годах был проведен капитальный ремонт Балтийского железнодорожного вокзала.
На станцию Гатчина-Пассажирская-Балтийская приходят пассажирские поезда из Санкт-Петербурга, она является конечным пунктом их движения.