1839年のアムステルダム-ハールレム間を皮切りに、19世紀にはアムステルダムとオランダ各地を結ぶ鉄道が次々と開業した。当初これらのターミナル駅は市街地の東西に分散していた。そこで市街地北側の水域を埋め立て、そこに中央駅を建設してこれらのターミナルを集約することになった。建設は1881年に始まり、埋め立てには北海運河の掘削で出た土砂を利用した。

駅は1889年10月15日に開業し、旧線、K線、東方鉄道の各線が乗り入れた。この時点ではライン鉄道方面の列車は東方鉄道のヒルフェルスム-ユトレヒト間の支線を介して乗り入れていたが、1939年にアムステル駅から市街地東側を迂回して中央駅に乗り入れる線路が開業し、ユトレヒトまでの経路が短縮された。1986年には環状鉄道西線が開業した。