Wraz z wybudowaniem Dworca Petersburskiego tereny położone na południe i północ od niego podlegały coraz silniejszej urbanizacji. Charakter warszawskiej Pragi zmieniał się. Ostatecznie powstająca na przełomie lat 50. i 60. Droga Żelazna Warszawsko-Petersburska nie została przeprowadzona przez Wisłę, przez wznoszony most Aleksandryjski. Tym samym Dworzec Petersburski stał się końcową stacją najdłuższej linii kolejowej dochodzącej do Warszawy.
Najbliżej ulicy Targowej umieszczono główny budynek dworca oraz sektor towarowy. Gmach dworca na rzucie wydłużonej podkowy stanął frontem do wytyczonej później ulicy Wileńskiej. Dworzec był końcową stacją Kolei Warszawsko-Petersburskiej, ale budynek i jego zaplecze prezentowały się bardzo skromnie w porównaniu z innymi dworcami na tej trasie. Projekt gmachu był zbliżony do projektu dworca I klasy sporządzonego dla Głównego Zarządu Wielkiego Towarzystwa Rosyjskich Dróg Żelaznych. Chociaż projekt opublikowano w 1872 r., to obiekt powstał wcześniej. Projekt dworca sporządził absolwent carskiej Akademii Sztuk Pięknych w Petersburgu – Narcyz Zborzewski. Gmach, oddany do użytku w 1861 r., uzyskał neorenesansową szatę. Miał długość 158 m. Środkowy, 8-osiowy korpus główny był piętrowy, pozostałe parterowe segmenty korpusu głównego były 12-osiowe, skrzydła boczne – 6-osiowe od podjazdu i 3-osiowe od strony peronów. Po lewej stronie budynku umieszczono poczekalnie III klasy z bufetem oraz salę ekspedycji towaru. Na prawo znalazły się poczekalnie dla pasażerów I i II klasy, sala restauracyjna i sala ekspedycji bagażu pasażerskiego. Na piętrze korpusu głównego mieszkał naczelnik. Tam też umieszczono jego kancelarię. Z prawego skrzydła dworca można było przejść do wzorcowo utrzymanego parku przeznaczonego dla pasażerów klasy II i I.
Dworzec został wysadzony w powietrze i dodatkowo podpalony w nocy 11 sierpnia 1915 r. Wyjście Rosjan z Królestwa stanowiło kres zabudowań kompleksu oraz przyległego parku. W okresie międzywojennym nieopodal wybudowano Dworzec Wileński. W 1927 r. przy ulicy Targowej rozpoczęto wznoszenie gmachu DOKP.
