Debido al importante tráfico de viajeros y mercancías que atendía Medina del Campo, se vio la necesidad de sustituir las antiguas instalaciones ferroviarios datadas en el 1860, por esta nueva estación, propia de un nudo de primer orden.

Este conjunto entra en el grupo de estaciones de enlace, no ubicadas en capitales de provincia o grandes ciudades. Junto a Burgos, Valladolid o Príncipe Pío, sigue los cánones afrancesados de la Compañía del Norte, que no solo importó ingeniería sino también arquitectura. En este caso se repite el esquema de cuerpo central sobresaliente y a doble altura al igual que los extremos, conectados por pabellones que prescinden de las mansardas.

En la habitual dicotomía, merece especial atención la marquesina metálica, del tipo Polonceau, presente en numerosas estaciones de la línea, en este caso situada sobre la cornisa del primer piso del edificio de viajeros, al igual que su vecina de Valladolid Campo Grande.

Las grandes estaciones, esconden tras el edificio principal, un paisaje ferroviario asociado a la industria, y en el caso de Medina, no se pueden dejar pasar las vistas desde el andén principal hacia varios silos de cereal, cuya figura constituye de por sí un hito en el paisaje de la España interior.