Construite sous le second Empire, la gare a été agrandie dans les années 1920 par Bernaut qui a brodé sur le patron de la halle initiale : le béton a été recouvert de pierre de Bourgogne, les entrées latérales sont ornées de fers forgés, de verrières et de marquises inspirés de l'Art nouveau nordique.

La façade ancienne, dans l'axe du boulevard de Strasbourg, ne forme plus que l'aile gauche de la nouvelle gare.Il en subsiste aussi l'escalier menant à la gare (ferronneries et lanternes), la mosaïque au sol en "corbeille de fleur". Sur la façade se dressent deux statues symbolisant Strasbourg et Verdun. Dans la cour de l'aile gauche, un grand tableau illustre le départ pour le front des conscrits de la Grande guerre (ci-dessus à gauche). Le quartier de la gare de l'Est a traditionnellement été le quartier alsacien et lorrain de la capitale (comme Montparnasse est le quartier des Bretons). En témoignent les nombreuses brasseries, les noms des rues, la rue de Paradis spécialisée dans la cristallerie lorraine.