สถานีรถไฟอุตรดิตถ์ เดิมเขียนว่า "สถานีรถไฟอุตตรดิตถ์" ตั้งอยู่ที่ถนนสำราญรื่น ตำบลท่าอิฐ อำเภอเมือง จังหวัดอุตรดิตถ์ ระยะทางจากสถานีกรุงเทพถึงสถานีอุตรดิตถ์ คือ 485.17 กิโลเมตร เป็นสถานีรถไฟระดับ 1 ใช้เวลาเดินทางประมาณ 7 ชั่วโมง
ในปีพ.ศ. 2448 - 2449 ในสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้เตรียมการที่จะสร้างทางรถไฟสายเหนือ ไปเชียงใหม่ และอีกสายหนึ่งจากอุตรดิตถ์ไปบ้านไกร ตำบลท่าเดื่อล่องแม่น้ำโขงไปหลวงพระบาง จึงมีการสร้างสถานีรถไฟไว้ที่อุตรดิตถ์ ได้มีการเตรียมถางทาง โค่นต้นไม้ถมดิน ทางรถไฟตรงมาทางหลังวัดท่าถนน ผ่านป่าช้าของวัดท่าถนน (คือสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ปัจจุบัน) สร้างมุ่งตรงไปถึงป่าไผ่หนาทึบ (คือที่ตั้งสถานีรถไฟท่าเสาในปัจจุบัน) ตัดผ่านหน้าวัดใหญ่ท่าเสาไปถึงหน้าวัดดอยท่าเสา
ในปี พ.ศ. 2405 มีการจัดสร้างสะพานดาราข้ามแม่น้ำน่านอยู่ประชาชนได้พากันมามุงดู บางคนพูดว่า “รถไฟเป็นอย่างนี้เองหนอ พ่อแม่เราตายเสียก่อน น่าเสียดาย อยากให้แกเห็นรถไฟอย่างเราจริงๆ”
ในปี พ.ศ. 2450 ก็ได้วางรถไฟไปตามเส้นทางดังกล่าว ขณะที่ทางการวางรางรถไฟก็มีรถจักรทำงานจูงรถพ่วงที่บรรทุกดิน หินกรวดไปด้วย ประชาชนชาวอุตรดิตถ์ จึงได้เห็นรถไฟที่มาถึงอุตรดิตถ์ในปีนี้
ในปี พ.ศ. 2452 - 2453 ทางการจึงได้จัดการสร้างสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ขึ้นในบริเวณที่เป็นป่าช้าหลังวัดท่าถนนซึ่งเป็นสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ ทางกรมรถไฟได้ว่า จ้างช่างชาวเยอรมันเป็นผู้ออกแบบ สร้างเป็นตัวตึกสูงใหญ่ บนหลังคามีป้อมตากอากาศตรงหน้าสถานี ในเขตบริเวณสถานีพักรถไฟ อู่รถไฟ รถไฟพักเติมน้ำและฝืนได้สร้างบ้านพนักงานรถไฟด้วย ทางด้านทิศตะวันตกเฉียงเหนือของสถานีรถไฟ ทางกรมทหารได้จัดตั้งทำสนามฝึกหัดทหารม้า(บริเวณโรงเรียนอนุบาลอุตรดิตถ์) นับว่าสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ในเวลานั้นสูงใหญ่สวยงามกว่าแห่งอื่น เป็นศรีสง่าแก่ชาวอุตรดิตถ์ยิ่งนัก ทรงอาคารสถานีที่สร้างขึ้นมีลักษณะเป็นสถาปัตยกรรมที่เรียกว่า โมเดิร์นสไตล์ หรือ จุงเก้นสติล (Jugendsti : เป็นคำเรียกลักษณะทางสถาปัตยกรรมแบบบาโรค (Baroque) และแบบอาร์ต นูโว (Art Nouveau)ของชาวเยอรมัน) มีป้อมตากอากาศอยู่ตรงกลางสร้างโดยสถาปนิกชาวเยอรมัน ชื่อ คาร์ล ซีกฟรีด เดอห์ริง ยังผู้ออกแบบสถานที่สำคัญต่างๆในประเทศไทย เช่น พระรามราชนิเวศน์ วังบางขุนพรหม วังวรดิศ พระตำหนักเขาน้อย และ วังพระองค์เจ้าดิลกนพรัฐ และร่วมงานก่อสร้างกับวิศวกรโครงสร้างชาวเยอรมัน ชื่อ ดร. Kurt Beyer ผู้เคยคุมงานก่อสร้างสะพานปรมินทร์(สะพานบ้านดารา)เดิม แล้วเสร็จเปิดให้บริการพร้อมกับสะพานปรมินทร์ (สันนิษฐานว่าน่าจะเป็นพ.ศ. 2452 ซึ่งเป็นปีที่เปิดใช้สะพานปรมินทร์อย่างเป็นทางการ)
ในปีพ.ศ. 2487 ระหว่างช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง มีการรื้อป้อมออกแล้วสร้างเป็นหลังคาคลุมเพื่อป้องกันการเป็นเป้าโจมตีทางอากาศของฝ่ายสัมพันธมิตรที่มีฐนทัพอยู่ที่เมืองกัลกัตตา ประเทศอินเดีย แต่ภายหลังก็ถูกโจมตีทางอากาศอย่างหนัก จนอาคารสถานีเสียหายอย่างมาก รวมทั้งสะพานปรมินทร์ที่บ้านดาราด้วย เพราะฝ่ายสัมพันธมิตรต้องการตัดกำลังการขนส่งของประเทศญี่ปุ่น ที่เข้ายึดครองประเทศไทย ในช่วงนั้นในนามของฝ่ายอักษะ
หลังจากนั้นจึงสร้างสถานีรถไฟขึ้นมาใหม่บริเวณที่เดิม (สถานีรถไฟเก่า) ขึ้นมาให้บริการ เป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กทรงไทยประยุกต์ 2 ชั้น พร้อมกับการก่อสร้างหอนาฬิกาอุตรดิตถ์ขึ้นเป็นลักษณะการผสมผสานศิลปะไทยและตะวันตก โดยมีศาลาจตุรมุขอยู่ส่วนบนสุดของหอนาฬิกา แต่เดิมทางการรถไฟฯจะนำหัวรถจักรไอน้ำเก่ามาตั้งไว้ที่บริเวณหอนาฬิกาดังกล่าว แต่พื้นที่คับแคบจึงย้ายไปตั้งไว้ที่สถานีรถไฟศิลาอาสน์จนถึงปัจจุบัน ต่อมาสภาพของสถานีเริ่มทรุดโทรม และคับแคบ ในปีพ.ศ. 2530 สถานีรถไฟศิลาอาสน์ ได้สร้างขึ้นภายหลังสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ เนื่องจากประสบปัญหาการเปลี่ยนถ่ายขบวนและตัดขบวนที่มีมากขึ้น ทำให้รางในสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ไม่เพียงพอจึงย้ายไปสร้างสถานีรถไฟศิลาอาสน์ ภายหลังจึงจัดสร้างสถานีรถไฟอุตรดิตถ์แห่งใหม่ทดแทนสถานีรถไฟหลังเก่าในบริเวณพื้นที่ป่าช้าข้างสถานีรถไฟอุตรดิตถ์เดิม
ในปัจจุบันสถานีรถไฟอุตรดิตถ์ตั้งอยู่ทางด้านทิศเหนือประมาณ 200 เมตร ด้านหน้าเป็นชานชาลา ด้านหลังเป็นอาคารพาณิชย์ 4 ชั้น เปิดใช้งานเมื่อพ.ศ. 2530 เป็นอาคารทรงสมัยใหม่มีโถงสถานีอยู่บริเวณตรงกลางของอาคาร ส่วนอื่นๆจะเป็นการเปิดสัมปทานให้ร้านค้าเช่าขายของในบริเวณด้านที่ติดกับถนน เช่น ร้านขายอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และไอที เครื่องเขียน ทองรูปพรรณ คลินิก เนื้อสัตว์ ข้าวสาร ถ่ายรูป ของชำ และร้านถ่ายรูป สำหรับสถานีรถไฟเก่า การรถไฟฯได้มอบให้กับเทศบาลเมืองอุตรดิตถ์ โดยปัจจุบันใช้เป็นอาคารแสดงและจำหน่ายสินค้าOTOP และกองสวัสดิการสังคม เทศบาลเมืองอุตรดิตถ์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2555 การรถไฟฯมีโครงการ SMART STATION จึงได้มีการปรับปรุงสถานีรถไฟอุตรดิตถ์อีกครั้ง โดยมีการทาสีใหม่เป็นสีไข่ไก่ และสีน้ำตาลทราย การปรับปรุงป้ายสถานี ปรับปรุงห้องน้ำ สร้างสิ่งอำนวยความสะดวกให้กับคนพิการ ร้านสะดวกซื้อ จุดบริการฝากสัมภาระ จุดบริการตำรวจรถไฟ สถานที่จอดรถ ปรับปรุงภูมิทัศน์สถานีให้ร่มรื่นมากยิ่งขึ้น และมีเสียงประกาศ ขณะขบวนรถไฟจอดเทียบชานชาลาสถานีเป็นภาษาอังกฤษเพิ่มขึ้นอีกด้วย ในอนาคตการรถไฟฯจะใช้พื้นที่ใช้สอยในเขตของสถานีรถไฟอุตรดิตถ์พัฒนาเป็นห้างสรรพสินค้า และสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ซึ่งสถานีรถไฟอุตรดิตถ์เป็น 1 ใน 13 สถานีรถไฟที่มีศักยภาพที่จะพัฒนาได้
*อ้างอิงจากกำหนดเวลาเดินรถสายเหนือ ของการรถไฟแห่งประเทศไทย ปรับปรุงวันที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2553*
