Железная дорога пришла в Пензу в 1873 году. Была открыта станция с деревянным зданием вокзала, а вскоре открыто движение по мосту через Суру. Кирпичный вокзал в Пензе появился в 1923 году и простоял до 70-х годов. Новое здание вокзала вместо снесенного выстроили по проекту архитектора В. Татлина в стиле конструктивизма.
В 2016 году завершились масштабные работы по реконструкции пензенского железнодорожного терминала. Появился навесной фасад с узнаваемым ярко-желтым фронтоном, новые алюминиевые конструкции, соблюдены нормы комфорта и безопасности вокзала. Вместимость вокзала – почти 2 тысячи человек. В зале ожидания вокзала Пенза-1 иногда проводятся художественные выставки.
На территории вокзала есть православная часовня Святителя Николая, построенная в 2012 году. Напротив ж/д вокзала расположен автовокзал, до которого можно добраться по подземному переходу.