A Buda állomást, a mai Déli pályaudvar épületét százötven éve, 1861. március 20-án adta át Déli Vaspálya Társaság a forgalomnak. 

A Császári és Királyi Déli Vaspálya Társaság, közismert nevén Déli Vaspálya 1860-tól építette ki vonalait, teljes hálózata 2237, hazai vonalai 1533 kilométer hosszúak voltak. A kétszázhuszonegy kilométer hosszú Nagykanizsa-Buda fővonalat 1861. április 1-jén helyezték üzembe, a vasút a Rothschild bankház érdekeltségeként épült. A társaságot 1932-ben vette át a MÁV, de nem államosították, a jogi helyzetet csak az 1960-as években, az osztrák-magyar vagyonjogi tárgyalások során rendezték. A végállomás előrelátóan Buda szívébe került: ezt a Kis-Gellérthegy alatti háromszázhatvankét méter hosszú, kétvágányú alagút tette lehetővé, amely tizenkét méterrel a Várhegy alattinál is hosszabb.

A pályaudvar töltésre került épületét Karl Etzel, a vasúttársaság vezető mérnöke tervezte. A négy vágányt faszerkezetű csarnok fedte le, két oldalra mintegy nyolcvan méter hosszú, kétszintes állomásépület került, hármas tagolású homlokzattal. A Vérmező felőli indulási oldalon váróterem és poggyászfelvétel, a hegyek felé eső érkezésin a forgalmi szolgálat, a vám és más hivatalos helyiségek voltak, a négy sarokpavilon emeletén szolgálati lakások kaptak helyet, a vonatokat fogadni és indítani csak a szélső vágányokon lehetett. A teherpályaudvar a Márvány-utcai híd előtt, a Mészáros utca mentén fekvő agyagbánya helyére épült. Az első tehervonatot 1861. március 22-én, az első személyvonatot április 2-án fogadták. Az együttest a következő száz évben többször átépítették, bővítették. 1901-ben a növekvő forgalom miatt a Vérmező felől új előcsarnokot alakítottak ki. Az 1930-as évektől rendszeresen felmerült a vonal meghosszabbítása Óbuda felé vagy a Duna alatt a Nyugati Pályaudvarig, mások ugyanakkor a végállomást Kelenföldre helyezték volna, hogy a vasút ne vágja ketté Dél-Budát. 1945-ben a csarnok kiégett, 1962-ig az utasokat ideiglenes, elavult létesítmények szolgálták.

1962-re megépült egy kisebb fogadóépület, lebegő lépcsőkkel, ennek széles üveghomlokzatát folytatta a második lépcsőben kialakított, homorú ívű nagy fogadócsarnok. A vágányokkal párhuzamos, négyszintes irodaépület homlokzata egyszerű, szalagablakos, az épületegyüttest tervező Kővári György művéért Ybl-díjat kapott. A rekonstrukció 1969-ben kezdődött, az átadás 1973. július 10-én volt. Az építés során rábukkantak az egykori indóház 1861-es alapkövére, amelyben egy ónhenger, abban pedig az építés dokumentumai voltak, a leletet a Közlekedési Múzeumban helyezték el. A vágányokat 1981-re villamosították. A pályaudvarnak ma tizenkét vágánya van, fedett peronokkal. Előtte aluljáró épült nyitott kerengővel, amelyet egy Vasarely-kompozíció díszít. Az 1970-től üzemelő kelet-nyugati metróvonal a Keleti pályaudvarral köti össze, a Nyugati a Deák téri csomóponton át érhető el. A metróállomás mozgólépcsője nem az aluljáró, hanem az utca szintjére vezet, a pályaudvar peronjai még egy szinttel magasabban vannak. A teherforgalom mára megszűnt, a mélyen fekvő, tizenkét hektáros Mészáros utcai rész a vagonok rendezésére szolgál. Az egyre romló állagú épület átépítésének terve időről időre felmerül, de döntés nem született.