Le quartier de la gare est entièrement conçu dans la seconde moitié du XIXe siècle. Inaugurée en 1866, la gare de Valence exprime deux types d’architecture radicalement différents : le bâtiment des voyageurs relève de la tradition classique, alors que la halle métallique exprime le parti de l’industrie.
Construit par Louis-Jules Bouchot, architecte en chef de la Compagnie des chemins de fer, le bâtiment des voyageurs reprend les principaux motifs du Grand Trianon de Versailles, avec un bâtiment central flanqué de deux ailes en retrait. La halle métallique est une architecture d’ingénieurs mettant en œuvre les nouvelles techniques du XIXe siècle.
Suite à son effondrement en 1901, des travaux de restauration et d’agrandissement sont conduits entre 1903 et 1908 conférant à l’édifice son aspect actuel.
La façade est inscrite au titre des monuments historiques en 1982.
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