La Piatra Neamț, prima linie ferată a fost construită pentru a lega orașul de Bacău în baza legii din 15 mai 1882 și a fost pusă în circulație în 15 octombrie 1885, prima gară a orașului fiind numită actual Gara Veche (situată în cartierul cu același nume). Clădirea Gării Vechi a fost ridicată după ce în 1893 se terminase normalizarea liniei Bacău – Piatra Neamț. Inițial, calea ferată a fost construită cu ecartament de 1.000 mm., iar clădirea de călători – inaugurată la 15 februarie 1885, a fost de tipul terminus. Aducerea liniei la un ecartament normal de 1.456 mm a fost realizată de antrepriza inginerului I. Bacalu din Piatra Neamț, iar lucrările au fost conduse de către inginerul Romulus Băiulescu.

Actuala gară Piatra Neamț a fost inaugurată pe 2 octombrie 1913 și este monument turistic și istoric NT-II-m-B-10564, fiind opera antreprenorului italian Carol Zane, cel care a ridicat și alte construcții în oraș: Teatrul Tineretului, Biserica Precista, Muzeul de Artă și actualul sediu al Muzeului Cucuteni.