Das Hauptgebäude des heutigen Bahnhofs wurde 1920 in neobarocken Formen erbaut und steht seit 2001 unter Denkmalschutz. Die originalgetreue Restaurierung erfolgte Mitte der 1990er Jahre.
Bereits 1847 wurde der erste Hammer Bahnhof eröffnet, anschließend erfolgte ein zügiger Ausbau des Schienenverkehrs.
Durch wachsende Industrialisierung und zunehmenden Güter- und Personenverkehr wurde Hamm zu einem zentralen Eisenbahnknotenpunkt und der Bahnhof in den Jahren 1860/1861 zu einem zentralen Stationsgebäude als Inselbahnhof zwischen den Gleisen.
Ab 1912 erfolgte die völlige Neugestaltung von Gleiskörper, Verschiebe- und Personenbahnhof.
Die weithin sichtbare Bahnhofsuhr wird von zwei Skulpturen, einem Drahtzieher und einem Bergmann eingerahmt. Diese beiden Symbole standen für die Produktivkraft der heimischen Metallindustrie und für die damaligen Zechenansiedlungen vor den alten Stadtgrenzen.
Das im neobarocken Stil erbaute Bahnhofsgebäude, dessen denkmalgerechte Modernisierung abgeschlossen ist, zählt zu den schönsten des Landes.
Zum ersten Mal erhielt ein Bahnhof in Deutschland das Europa-Nostra-Diplom für eine beispielhafte Restaurierung. Europa-Nostra ist ein Zusammenschluss von Denkmal-Organisationen aus 35 Ländern Europas, der seit 24 Jahren besonders gut sanierte Bauwerke auszeichnet.
Auf dem Luftbild ist der in 2001 neu gestaltete Willy-Brandt-Platz (Bahnhofsvorplatz) zu sehen, der schon im ersten Jahr nach der Umgestaltung zur "Visitenkarte" des Bahnhofsquartiers und der Innenstadt geworden ist.