La gare initiale de Nancy-Ville, anciennement dénommée gare de « Nancy-Saint-Jean », a été mise en service en 1852.

La ville de Nancy ayant financé 500 000 francs pour être sur la ligne Paris-Strsbourg, l'ingénieur Charles-Étienne Collignon, membre du conseil municipal, fut chargé d'en étudier le tracé Nancéen. La gare actuelle est conçue par l'architecte Charles-François Chatelain et l'ingénieur Jacquiné, dont le projet fut choisi le 11 juillet 1853. Le bâtiment voyageurs est terminé en 1856. Depuis, la gare a connu de multiples évolutions.