In 1842 neemt de HIJSM het baanvak Haarlem – Leiden van de Oude Lijn in gebruik. In Leiden komt een laag symmetrisch stationsgebouw met een enigszins verhoogd en naar voren staand middendeel. In het middendeel bevindt zich een cirkelvormig plaatskaartenkantoor. In de zijvleugels komen de wachtruimtes, de woning van de stationschef en een goederenkantoor. In het verlengde van de zijvleugels komt een galerijmuur met daarin aan beide zijden drie deuren. De buitenste deuren geven toegang tot een eindgebouwtje.
Net als de andere eerste stationsgebouwen langs de Oude Lijn is ook het stationsgebouw van Leiden al na enkele decennia vervangen door een groter exemplaar. Het nieuwe stationsgebouw dat in 1879 in gebruik wordt genomen, is opnieuw symmetrisch en kent een hoog middendeel, twee lage zijvleugels en twee grote eindgebouwen. Boven de ingang komt een groot halfrond venster.
De verhoging van de spoorlijn zorgt er begin jaren ’50 voor dat ook het tweede stationsgebouw relatief snel vervangen moet worden. In 1951 is het gebouw gesloopt om plaats te maken voor het project ‘Leiden Hoog’. Het nieuwe stationsgebouw is in 1953 gereed en is nagenoeg gelijk aan dat van Enschede en Hengelo en bestaat voornamelijk uit prefab betonnen gevelplaten en een toren met klok. Onder de verhoogde sporen komt een smalle reizigerstunnel en aan de achterzijde komt alleen een eenvoudige ingang. Boven de perrons en sporen komt een eenvoudige kap van overgebleven Bailey-brugliggers. De kap is even kort als dat het stationsgebouw breed is. In 1974 krijgen alle perrons extra kappen.
Door de toenemende reizigersaantallen is het vijfde station van Nederland al snel te groot en in 1989 besluit NS het gebouw alweer te vervangen. Het oude stationsgebouw is in 1993 gesloopt. Drie jaar is op dezelfde plek het nieuwe stationsgebouw gereed. Het nieuwe gebouw bestaat uit een gebogen witte ruimtevakwerkconstructie met daarachter een glazen gevel waarachter zich een ruime ontvangsthal bevindt. Onder de sporen komt een brede reizigerspassage met winkels en horeca. Boven de sporen komt een grote witte gebogen kap, gedragen door acht diagonaal geplaatste vakwerkliggers. De gebogen vorm herinnert aan de 19e-eeuwse perronkappen, maar is nu loodrecht boven de sporen geplaatst. De kap is over de kap van begin jaren ’50 heen gebouwd. Deze is pas na het gereedkomen van de nieuwe overkapping gesloopt. De kappen uit 1974 blijven bewaard en krijgen bij de nieuwbouw van het station een opknapbeurt. In 1996 is het nieuwe stationscomplex gereed. Een jaar later komt het station als Leiden Centraal in het Spoorboekje te staan.
Op de foto boven dit artikel de imposante voorgevel van station Leiden Centraal op 11 oktober 2015.