In 1870 neemt de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij de spoorlijn Gouda – Den Haag in gebruik. De spoorlijn eindigt ten westen van het bestaande HSM-station aan de Oude Lijn en krijgt een eigen stationsgebouw. Hoewel Den Haag het eindpunt van de lijn is, komt het gebouw met het oog het eventuele doortrekken van de lijn naar Scheveningen, langs het perron te staan. Het lange symmetrische stationsgebouw kent een hoog middendeel met twee lange zijvleugels. Beide vleugels hebben hoge, brede eindgebouwen die aan de straatzijde ver naar voren staan. Tussen beide eindgebouwen komt een luifel langs de rest van het gebouw. Het rijkversierde stationsgebouw krijgt naast enkele luxe wachtkamers ook een koninklijke wachtkamer. De sporen en perrons zijn met een grote kap overdekt. Ook aan beide zijden van het gebouw komt een soortgelijke kap. Bij de overname van de NRS door de Staatsspoorwegen krijgt het station de naam Den Haag SS.
Net als Den Haag kennen ook de andere grote steden verschillende hoofdstations. Deze zijn in de loop der jaren echter allemaal samengevoegd. In Den Haag ontbreekt het echter aan ruimte en financiën om één hoofdstation nabij het stadscentrum te creëren. Uiteindelijk is besloten zowel Den Haag Hollands Spoor als Den Haag Staatsspoor te behouden en op de plek van het SS-station een nieuw stationscomplex voor al het openbaar vervoer te bouwen en deze met verbindingsbogen op de Oude Lijn aan te sluiten.
Het nieuwe stationscomplex is tussen 1970 en 1975 gebouwd en bestaat uit zeven perrons die door een enorme betonplaat zijn afgedekt. Het grootste deel van de betonplaat krijgt een grote overkapping met daaronder onder andere een busstation en tramhalte. De sporen en het stationsplein zijn van elkaar gescheiden door een streng rechthoekig kantoorgebouw van twaalf verdiepingen. Door het zestig meter hoge gebouw is het station nu een echt kopstation. Voor de bouw van het nieuwe stationsgebouw zijn in 1970 de kappen aan de linkerzijde van het SS-station ingekort. Na de opening van het eerste deel van het nieuwe Centraal Station in 1973, is de rest van het oude stationsgebouw gesloopt. De Koninklijke wachtkamer is hierbij gedemonteerd en opgeslagen. In 2005 is de wachtkamer in het Spoorwegmuseum weer opgebouwd.
In 2004 start de eerste fase van de grootschalige aanpassing van het stationscomplex. In 2006 is het nieuwe tramstation van de RandstadRail in de stationshal gereed. In 2011 begint de grote verbouwing van de stationshal zelf. Hierbij zijn onder andere de zijgevels en de overkapping vervangen door grotendeels glazen constructies. Op 1 februari 2016 is het nieuwe Den Haag Centraal in gebruik genomen. RandstadRail metrolijn E start dan al een aantal jaren op twee kopsporen in het station. Tussen november 2014 en augustus 2016 is een nieuw viaduct gebouwd waardoor de metro’s voortaan hun startpunt boven het busstation hebben. Tegelijkertijd komen perronsporen 11 en 12 weer ter beschikking van het treinverkeer.