Здание было возведено в 1950-е годы по проекту архитектора Е. А. Левинсона. Вокзал решён в стиле неоклассицизма. Широко известен первоначальный вокзал Павловска - историческое здание и конечная станция первой железной дороги в России, которое пострадало от пожара в Великую Отечественную войну и было разобрано в 1950 году. Здание Павловского вокзала к железной дороге отношения не имело, но именно благодаря нему появилось русское слово "вокзал" в смысле "железнодорожная, пассажирская станция". Существующая станция получила название «Павловск» после 1955 года. До этого времени она называлась «Павловск II».
Исторический вокзал Павловска — Павловский вокзал, располагался на территории Павловского парка в районе Большой звезды. Эта станция была открыта в 1830-х годах и являлась конечной станцией первой железной дороги в Российской империи — Царскосельской железной дороги.
Здание Павловского вокзала к железной дороге отношения не имело, но именно благодаря нему появилось русское слово "вокзал" в смысле "железнодорожная, пассажирская станция". Вокзалом, а точнее "Воксалом" в то время называли концертное здание. Фактически Павловский вокзал был первым постоянным концертным учреждением России, в котором выступали симфонические оркестры. Со временем он стал самым популярным местом близ Петербурга. Оркестр Павловского вокзала, по оценке знатоков, считался едва ли не самым лучшим в Европе. Здесь выступали знаменитые дирижеры, вокалисты, инструменталисты. Слово вокзал, относящееся к сооружению в Павловске, стало нарицательным сначала для железных дорог, а позже для всех видов транспорта.
Линия огибающая Павловский парк была запущена в 1904 году (тогда она именовалась линия Московско-Виндаво-Рыбинской железной дороги). В этом же году, у дороги в Царское Село, была открыта станция «Павловск II» (первая станция распологавшийся в парке называлась «Павловск I»).
Историческое здание вокзала станции «Павловск I» пострадало от пожара во время Великой Отечественной войны и было разобрано в 1950 году, тогда же была демонтирована и тупиковая ветка отходившая от дороги в парк к вокзалу.
Существующее здание вокзала станции «Павловск II» было возведено в 1950-1955 годах по проекту архитектора Евгения Адольфовича Левинсона в стиле неоклассицизм (часто называемого сталинским неоклассицизмом).
После 1955 года станция была переименована и получила название «Павловск».
Название Павловск II сохранил микрорайон расположенный на запад от здания вокзала.