Из представленных 11 русскими и двумя немецкими архитекторами проектов вел. кн. Михаил Павлович выбрал проект берлинских архитекторов Штарка и Штюлера. Но так как постройка здания по их проекту намного превышала намеченную сумму, прили проект петербургского арх. А. И. Штакеншнейдера. Постройка вокзала началсь 7 июля 1836 г., и уже к сентябрю огромный павильон вчерне был готов. Он состоял из круглой "прихожей", зала для обедов, балов и концертов, двух маленьких залов по стронам, двух зимних садов. В двух флигелях было по 40 гостиничных комнат для приезжающих и по 12 комнат для хозяина гостиницы с прислугою. Здание опоясывала круглая галерея. Специальный проход соединял здание Вокзала с железнодорожной платформой. Открытие движения между Царским Селом и Павловском было назначено на 27 сентября. Т.к. заказанные паровозы еще не поступили решили использовать конную тягу. Сотни жителей собрались в назначенное время в Павловском парке. Весь путь в 3,5 версты лошади пробегали за 15 мин. Такое катание продолжалось 3 воскресенья. В октябре прибыли 2 паровоза с завода Стефансона и Кокериля и один завода Гакворта из Англии. 6 ноября были назначены первые поездки с паровой тягой. В полдень около поезда в Царском Селе был отслужен молебен и состав отправился в
Павловск. Сквозное движение между Петербургом и Павловском было открыто только 22 мая 1838 г.
Осенью с началом концертов в Павловском вокзале число поездов увеличилось. В дни концертов стали ходить прямые "музыкальные" поезда, включавшией специальный вагон для нарядов. У конечной остановки железной дороги по проекту арх. А. И. Штакеншнейдера в 1836-1838 гг. соорудили деревянный увеселительный павильон Курзал - "Воксал". С целью привлечения пассажиров на железную дорогу в Вокзале устролии ресторан, гостиницу и музыкальный зал.
В январе 1844 г. произошел пожар, почти уничтоживший здание. Его воссоздали по проекту Штакеншнейдера за три с половиной зимних месяца. Открытие восстановленного вокзала состоялось 13 мая 1844 г. В 1892-1903 гг. концертами в Павловске руководил дирижер Н. В. Галкин. В это время произошла переориентация репертуара на серьезную музыку. Состав оркестра увеличился до 100 человек. Отрезанная железной дорогой часть парка постепенно приходила в запустение, поляны и лужайки зарастали. Постепенно расширялась арендованная железнодорожным обществом площадь парка. Вокзал стал самым популярным местом города. Он на некоторое время превратил Павловск в один из музыкальных центров Петербурга. Здесь исполнялась и легкая садовая музыка и симфонические произведения известных композиторов.
В залах № 5 и 6 Музея железных дорог России расположен макет Царскосельской железной дороги. Здесь можно увидеть и сам Павловский вокзал. Инсталляция посвящена уникальному архитектурному и культурному объекту.