År 1839 lämnade det första tåget Köln när den första etappan av banan mot Aachen kom i drif. 1844 öppnades banan söderut till Bonn och 1855 norrut mot Neuss. 1859 kom förbindelsen över Rhenen. 1875 öppnades förbindelsen mot Euskirchen som är del av Eifelstrecke till Trier. 1899 öppnades södra delen av banan mot Mönchengladbach som avgår från banan mot Aachen i Ehrenfeld, väster om centralstationen.


1859 fick dåtidens Cöln en centralstation nära platsen där domkyrkan byggdes. Den hade fyra säck- och två genomgående spår, de sistnämnda för tåget över floden.

Stationen visade sig rätt snabbt att vara för liten varför det efter diskussioner valdes att bygga en ny station på samma plats som upprättades under 1890-talet. Stationen ombyggdes under åren 1909 - 1915, också i samband med att Hohenzollernbrücke över Rhenen byggdes.

Det gamla stationshuset förstördes under kriget och ersattes av en ny under 1950-talet efter diskussionen om att flytta stationen hade slutats. Också bron hade förstörts, två spår stod klar igen 1948, två till 1959. 1975 fick stationen två nya spår, bron 1989.
Två nya perrongspår är under diskussion.

Kölns centralstationen är en viktig knutpunkt från stadstrafiken upp till internationell fjärrtrafik. Tyskland alla grannstater med landsgräns kan nås utan byte. För en översikt över linjerna i regonal-, loak- och pendeltågstrafiken samt stadstrafiken hänvisas till NRW-Bahnarchiv av André Joost: Bahnhofsinfo Köln Hbf.