La estación de Plaza de Armas era la cabecera de la línea que enlazaba Sevilla con Córdoba, construida por la Compañía del Ferrocarril de Córdoba a Sevilla.

La Compañía del Ferrocarril de Córdoba a Sevilla pensaba que el emplazamiento más idóneo para construir su estación era unos terrenos situados en el margen izquierdo del río Guadalquivir, al oeste del casco antiguo y cercano al puerto en el muelle del Arenal. Esta situación facilitaba el trasbordo de las mercancías entre el ferrocarril y los barcos. Estos terrenos se conocían como la “Plaza de Armas”, debido a que en este lugar había una explanada rectangular en la que se realizaban maniobras militares.

La línea Córdoba a Sevilla se inauguró en junio de 1857, pero como era habitual en estos casos, los edificios se construían de manera provisional, destinando las mayores inversiones a la construcción de la vía y demás material imprescindible para su explotación. En el caso de esta estación, se construyó una estructura de madera.

La estación de Plaza de Armas pasó a depender de la Compañía MZA (Madrid a Zaragoza y Alicante), ya que adquiere la línea de Córdoba a Sevilla en el año 1875. El proyecto para la estación definitiva de Plaza de Armas no se presentaría hasta el año 1889, firmado por el ingeniero Sr. Süss.

El proyecto proponía un edificio de viajeros con planta en U, formada por una nave con andenes laterales. El andén de cabeza que reúne a todos, es de 10 metros de ancho, y a través de él se comunican los dos extremos de llegada y salida. El proyecto establecía una fachada principal formada por dos pabellones cuadrados de dos pisos unidos por un cuerpo de una sola planta, y dos cuerpos laterales paralelos a la nave. Todos los vanos estaban constituidos por arcos de herradura con alfiz, en correspondencia con el estilo neomudéjar.

Por diversas razones, entre otras por incumplimiento de la Diputación Provincial en cuanto a subvenciones económicas, a finales del año 1897 las obras de la estació aún no habían comenzado. Por ese motivo, una Real Orden establece un plazo máximo de dos meses para su inicio y de veinte meses para su conclusión. En febrero de 1898 comienzan las obras, y en octubre de ese mismo año se firma el proyecto definitivo por parte del ingeniero José Santos Silva, bajo las órdenes de López de Letona como Ingeniero Jefe.

El nuevo proyecto mantiene la anchura asignada a la nave central, 30 metros, aumentándose en 5 metros su longitud, es decir, 105 metros. Los cuerpos laterales que se adosan a dicha nave se unen en su cabecera por otro cuerpo central. Los andenes se agrupan de dos en dos, forma habitual en las estaciones principales. La cubierta se construye con un sistema de cerchas de tres articulaciones o rótulas sostenidas con total independencia de los muros, evitando así los efectos de las grandes dilataciones que las altas temperaturas que se registran en esta ciudad pudieran producir. La armadura formada por 11 cerchas, estaba dividida en 10 tramos de los que 8 estaban coronados por un lucernario de cristales y rematado por una pasarela de visita de la cubierta. El decorado de las cerchas de los frentes reproducía motivos árabes en armonía con la ornamentación de las fachadas del edificio, coronando la cumbre de la primera cercha el escudo de la ciudad. Los muros laterales de la nave central llegaban hasta la altura del canalón de la cubierta, y en ellos se abrían ventanas, de tipo árabe, situadas en correspondencia con las puertas de servicio de la estación. Para iluminar y ventilar la nave, llevaban persianas fijas formadas por barras y cristales de colores que producían a la vez un efecto cromático. La misma consideración llevó a emplear una cubierta de forro continuo de madera, para evitar que el calor absorbido irradiara directamente al interior. Constituían así dos cubiertas entre las que quedaba un espacio para que circulara el aire, utilizándose aquí por primera vez este sistema en España. Aunque en un principio se creyó que era mejor para su ventilación dejar abiertos los dos extremos de la nave, obteniendo así una mayor ventilación, después se comprobó que en el testero de la fachada principal el agua de lluvia entraba hasta el interior de los andenes, por lo que cuatro años después de inaugurada la estación, es decir en 1905, hubo que montar una cortina metálica que cerrara el frente de la nave central.

Finalmente, la estación fue inaugurada el día 18 de marzo de 1901.

Funcionó como estación hasta el 29 de septiembre de 1990. Posteriormente, el edificio, tras una serie de reformas y acondicionamiento (aunque se ha conservado prácticamente sin importantes alteraciones), reabrió al público en 1999 como centro comercial y de ocio que alberga varias salas de cine, locales de restauración y moda, cuya función permanece en la actualidad.