Строительство пассажирского каменного двухэтажного здания на месте будущей станции Ртищево Тамбово-Саратовской железной дороги началось летом 1868 года, вместе с началом строительства самой станции. Это был типовой проект вокзала для станции второго класса Тамбово-Саратовской железной дороги. Строился он, в основном, из местного кирпича, который изготавливался на заводе купца . К концу 1870 года здание железнодорожного вокзала станции Ртищево было построено. С 10 по 19 декабря комиссия в составе четырёх инженеров МПС освидетельствовала отстроенный 2-й участок Тамбово-Саратовской железной дороги от станции Умёт до станции Аткарск. В начале января 1871 года в здании вокзала закончились отделочные работы и оно было сдано в эксплуатацию.
В 1901 году был разработан проект расширения пассажирского здания на станции Ртищево. К зданию вокзала были пристроены два крыла. В правом крыле, где сейчас находится ресторан «Дорожный», разместился зал ожидания для пассажиров I-го класса, в левом — II-го класса, а посередине, в основной части — III-го класса. Для пассажиров, в зависимости от значимости персон, был свой отдельный вход на вокзал и выход на перрон.
Священник Енисейской епархии, ехавший на торжества по случаю открытия мощей святителя Иоасафа в сентябре 1911 года, описал внутреннее убранство ртищевского вокзала тех лет:
В зале III класса все пассажиры спят, диванов немного, поэтому большинство спит прямо на полу, подложив под головы свои дорожные котомки… Не то в зале I и II класса. Там тропические растения, зал богато меблирован, на стенах карты, киоск с книгами, картинами и открытками. Публика изысканно одетая; косо на меня поглядели, когда я, сильно скучая, в ожидании поезда, вошёл туда.
Для обслуживания высоких гостей на вокзале существовал буфет. Его наличие было отмечено в расписании пассажирского движения Тамбово-Саратовской железной дороги за ноябрь 1887 года. Буфет ртищевского вокзала описан в романе Константина Федина «Необыкновенное лето» (1947):
Перед войной, проезжая эту станцию <Ртищево>, он <Дибич> всегда заходил в вокзал, который славился буфетом. На длинных столах к приходу поездов расставлялись тарелки, наполненные горячим борщом, и пахучий парок язычками поднимался над ними. Здесь была школа официантов: маленькие татарчата из окрестных татарских деревень обучались на вокзале служить за столом, и все бывало особенно аппетитно, приманчиво и добротно.
Долгое время в здании железнодорожного вокзала размещалась , которая была основана 1 апреля 1899 года правлением Рязано-Уральской железной дороги. На втором этаже здания располагалась также служба телеграфа Ртищевского отделения железной дороги.
Для освещения вокзала и станционных путей применялись керосинокалильные фонари системы Галкина.
В 1911 году кассы вокзала продали пассажирам свыше 100 тысяч железнодорожных билетов.
В 1917 году зал ожидания пассажиров I класса часто использовался для проведения митингов, например, на митинге, состоявшемся 25 февраля, начальник железнодорожного депо Середницкий объявил о революции в Петрограде и об отречении Николая II от престола.
27 октября 1917 года в одной из комнат ртищевского вокзала состоялось экстренное заседание руководящих работников Ртищевского Совета и партийной организации большевиков, на котором было принято решение присоединиться к восстанию рабочих Петрограда и избран Революционный комитет.
С октября 1919 года в небольшой комнате на втором этаже вокзала располагалась ячейка Российского коммунистического союза молодёжи на станции Ртищево.
В 1942 году, в связи с большим потоком беженцев, при вокзале был организован санпропускник. 27 апреля того же года на противовоздушную оборону ртищевского железнодорожного узла был поставлен . На станции Ртищево-1 располагалась зенитно-пулемётная рота дивизиона, которая разместила на крыше здания вокзала два пулемёта ДШК. Так как город находился на военном положении, все пассажиры, прибывшие с 23:00 до 5:00, задерживались в здании вокзала.
В 1943 году был проведён капитальный ремонт здания вокзала, вместо фанеры, которой были забиты окна, вставлены стёкла. В 1949 году было полностью обновлено котельное хозяйство вокзала и установлено водяное отопление.
В 1950-е годы при вокзале имелся кинозал для пассажиров, ожидающих поезда.
В 1954—1957 годах был выполнен комплекс работ по внутренней отделке здания вокзала. Гипсовую лепку делала наёмная бригада. В неё входил в том числе Николай Сергеевич Миронов, который по завершению работ переехал в Липецк, где сохранилось много его памятников и работ из гипса.
В 1963 году , занимавшая второй этаж вокзала, была переведена в собственное здание. Второй этаж при этом заняла Ртищевская дирекция по обслуживанию пассажиров. В 1960-е годы в здании вокзала работала парикмахерская КБО
В конце 1980-х годов в кафе «Экспресс», располагавшимся в здании вокзала, каждую субботу и воскресенье проводилась видеотека. Детская — с 16 до 17:30 часов, для молодёжи — с 19 до 22 часов. Стоимость билета на детскую видеотеку составляла 1 рубль, на вечернюю — 4 рубля. В программе были представлены: концерты популярных ансамблей, советских и зарубежных артистов, танцы, мультфильмы. Посетителям предлагались прохладительные напитки, коктейли, кондитерские изделия, фрукты, мороженное, мясные и сладкие блюда.
В декабре 1999 года в здании вокзала круглосуточный открылся пункт по приёму телеграмм от пассажиров и населения, а также переговорный пункт междугородной телефонной связи.
В 2006 году был произведён капитальный ремонт вокзала. Здание полностью очистили от старой штукатурки, отштукатурили заново и покрасили акриловыми красками.
Также здание железнодорожного вокзала Ртищево неразрывно связано с именем полярного исследователя Фри́тьофа Ве́дель-Я́рлсберга На́нсена.
В 1921 году на втором этаже вокзала находился один из комитетов международного «Фонда Нансена», организованного полярным исследователем для помощи голодающим Поволжья.
Фри́тьоф Ве́дель-Я́рлсберг На́нсен (норв. Fridtjof Wedel-Jarlsberg Nansen; 10 октября 1861 — 13 мая 1930) — норвежский полярный исследователь, учёный — доктор зоологии, основатель новой науки — физической океанографии, политический и общественный деятель, гуманист, филантроп, лауреат Нобелевской премии мира за 1922 год, удостоен наград многих стран, в том числе России. Именем Нансена названы географические и астрономические объекты, в том числе кратер на Северном полюсе Луны и аудитория на факультете МЭО.
Кем только не был этот норвежец, в своё время один из самых популярных людей на Земле: полярным исследователем, выдающимся зоологом, талантливым спортсменом, писателем, путешественником... Немалая часть его жизни была связана с Россией — сперва царской, потом советской. В 1913 г. он прошёл на корабле часть Северного морского пути, посетил Красноярск, Читу, Иркутск, Петербург. О своей поездке по России Фритьоф Нансен написал книгу «В страну будущего». Тогда он и представить не мог, что вскоре ему предстоит спасать эту страну от её настоящего. Во время Гражданской войны в большевистской России голодало свыше 40 млн человек. Голодали Урал, Крым, Поволжье... Вот что писали «Известия Саратовского Совета рабочих и красноармейских депутатов» в декабре 1921 г.: «В Белогродненской волости употребляют в пищу сухую капусту, дубовые листья, опилки, колоб, кожуру тыквы и картофеля. В некоторых семьях съели всех лошадей». «Люди ели коренья, — докладывала Верхнеуральская комиссия по помощи голодающим, — многие коренья были ядовиты, люди, съевшие их, опухали и умирали. Население как города, так и уезда начинает собирать разные отбросы, а когда и этого не стало, начали ловить кошек и собак». Случаи людоедства, только зафиксированные официально, шли на тысячи Поздней осенью 1921 г. в Поволжье для инспекции миссии его имени прибыл сам Нансен. В трёх уездах Саратовской губернии работали 250 столовых, которые кормили 57 тыс. человек. Одной из них была молодая женщина Мария Шайкина, в недалёком прошлом разведчица 25-й Чапаевской дивизии. Вот как она вспоминала первую встречу с Нансеном: «На втором этаже вокзала города Ртищево нас встретили мужчина и женщина, приветливые, вежливые, располагающие к себе. Предложили горячего чая с галетами... Приезжий оказался иностранцем Фритьофом Нансеном. Он неплохо говорил по-русски, только изредка путал смысл слов. Так, фразу «Я всё понял и хорошо всё взвесил» Нансен произносил: «Я вас понял и хорошо вас повесил»... Четверо суток провёл Нансен в Ртищеве. Мы спрашивали учёного, не страшно ли ему разъезжать по голодному и тифозному Поволжью? Он отвечал: «Было в моей жизни ещё страшнее. А здесь хороший народ тяжко страдает».
