En 1854 se concedió a la Compañía de Ferrocarriles del Norte la ejecución de la línea férrea que comunicaría Madrid con Francia y el Cantábrico, con capital francés. Tras barajarse varias ubicaciones, la antigua Estación del Norte quedaría emplazada junto a la glorieta de San Vicente y el Paseo de la Florida, por Real Orden de 27 de noviembre de 1876. A pesar de un primer proyecto realizado por el ingeniero Enrique Grasset de 1877, las obras no se iniciarían hasta 1879 siguiendo un segundo proyecto presentado por los ingenieros franceses Biarez y Ouliac, con edificio de salida paralelo a las vías y fachada al Paseo de la Florida, de estilo francés. Este proyecto sería complementado con un tercero del ingeniero francés Mecier en 1881, quien diseñaría la cubierta independiente de hierro y cristal que cubriría los andenes y las vías del tren. Los trabajos concluyeron en 1888. Con el aumento de viajeros el edificio existente al Paseo de la Florida se destina a llegadas. Para las salidas se construye una nueva cabecera hacia la cuesta de San Vicente, siguiendo el proyecto del arquitecto Pedro Mururuza Otaño, quien diseña un edificio historicista completamente diferente al edificio existente. Será ejecutado por Alfonso Fungairiño Nebot. El conjunto adquiere entonces una planta en L. Entre 1907 y 1909 se construyeron dos grandes edificios para oficinas en el Paseo del Rey, diseñados en estilo modernista por el arquitecto Demetrio Ribes Marco en 1906, siendo ampliados en altura por Luis Martínez Días entre 1922 y 1926.
Durante la Guerra Civil, la estación quedó aislada al encontrarse muy cercana al Frente de Ciudad Universitaria. Tras la contienda y la quiebra de los Caminos de Hierro del Norte, la Estación pasa a manos de RENFE. Con la inauguración de la Estación de Chamartín en 1967, comienza el declive de la Estación del Norte, al pasar el tráfico ferroviario a la nueva estación, hasta que fue clausurada totalmente en 1993, con el objetivo de transformarla en un gran intercambiador de transporte subterráneo: de cercanías, metro y autobuses. Fue reabierta al público en 1995 con el nombre de Estación de Príncipe-Pío. Desde 2005, cuenta con un Centro Comercial y de Ocio, que ha afectado a su organización espacial original. Las excavaciones paleontológicas y arqueológicas que se realizaron durante su reforma son expuestas en varios paneles localizados en un pequeño espacio expositivo a la entrada del intercambiador de autobuses.
