La gare est édifiée au sud de ville sur « le plateau de la Rousse » en juin 1864, avec la création de la ligne Saint-Malo-Rennes, complétée ensuite par la ligne Lison-Lamballe, en décembre 1879. L’arrivée du train bouleverse la physionomie de la ville qui se voit prolongée de grands boulevards pour la relier directement au centre-ville. Durant l’Occupation, la gare, située à l’entrée de la Bretagne et ayant une importance militaire stratégique, sera l’objet de nombreux bombardements Alliés.
La gare, qui a conservé ses baies en briques et calcaire, caractéristiques du Second Empire a été restaurée en 2015. Dès 2005, trois TGV s’arrêtent quotidiennement en gare et depuis juillet 2017, la création de la LGV permet de rejoindre Paris en seulement 2h15.