Costruita negli anni trenta su progetto dell’architetto Michelucci rappresenta un mirabile esempio di Razionalismo italiano, la corrente architettonica secondo la quale la struttura di un’opera deve esprimere la sua funzione. Veramente felice appare la scelta dei materiali, il vetro, l’acciaio e soprattutto la pietra forte che, già usata nella costruzione della chiesa di Santa Maria Novella, rende questo gioiello della modernità bene inserito nel contesto.
Un’altra pregevole soluzione è data dal vano dei binari, realizzato senza strutture di sostegno centrali per garantirne la massima ampiezza e vastità e dotato di banchine di sosta attrezzate con panchine e ripiani appoggia bagagli che girano tutt’attorno ai pilastri squadrati.
Naturalmente, trattandosi di una costruzione innovativa che rompeva con gli schemi preesistenti, ebbe tra gli intellettuali del tempo dei detrattori tra i quali ricordiamo Ugo Ojetti , ma anche dei sostenitori entusiasti come il gruppo capeggiato da Elio Vittoriani, che aveva eletto come propria base  il caffè Le Giubbe Rosse di Piazza della Repubblica.
Al binario 8 una targa ricorda il treno che, durante la seconda guerra mondiale, partì con un triste carico di deportati ebrei.
Un sottopassaggio commerciale, il parcheggio sotterraneo e una molto discussa pensilina sul lato nord agiunti negli anni ’80, mal si accordano all’ambiente circostante.
Da non perdere i quadri di Ottone Rosai presenti nel bar della stazione.