Tarton rautatieasema rakennettiin vuonna 1876 kaupunginrajan ulkopuolelle ja sinne johti Maarjamõisan-kadun puukuja. Aseman päärakennus on kolmiosainen, julkisivumallin mukaan rakennettu limittäisesti harjakattoinen rakennus. Sen vieressä sijaitsivat varastot, junalaiturit, asematoimisto, vesitorni ja kaksi rautatieläisten asuinrakennusta.
2000-luvulla rakennusta peruskorjattiin pitkän aikaa, korjaustöitä johti arkkitehti Aivar Roosaar. Vuonna 2012 rakennus avattiin taas matkustajille. Nyt asemarakennuksessa toimii vierailijoiden iloksi myös kahvila Wedur.
Aseman edessä on pyöräparkki, sähköauto Elmon vuokraamo ja Tarton Smart Biken vuokraamo.
Kulttuurimuistomerkkien valtiollinen rekisteri.