Долгожданное открытие Павелецкого вокзала прошло довольно скромно. 01 сентября 1900 г. в 11 часов утра на вокзале было отслужено молебствие с водоосвящением. На торжествах присутствовали главный инженер строительства В. В. Тимофеев, начальники служб, станционный персонал и представители делового мира - будущие грузоотправители. Интересно, что 19 января 1900 г., когда открылось движение поездов по линии Павелец – Москва, вокзал еще не был готов, и первые поезда на него не попали. Павелецкий вокзал был построен и открыт для движения поездов и приема пассажиров 1 сентября 1900 года. Строительство вокзала вело акционерное общество «ФОН-МЭККЕ» (архитектор А. Красовский). Привычный по названию Павелецкий вокзал после постройки стал именоваться Саратовским. В немалой степени это связано с тем, что Саратов выступал крупнейшим узлом сети дорог Общества Рязанско-Уральской дороги. И только после Великой Отечественной войны официально утвердилось и быстро привилось нынешнее название Павелецкий вокзал, напоминая имя того города, откуда пошла дорога.

В связи с ростом объемов перевозок Московская железная дорога приняла решение о реконструкции Павелецкого вокзала. Авторским коллективом института «Мосгипротранс» был разработан проект (главный архитектор объекта Кузнецова С.Д.). В 1987 г. реконструированный и значительно расширенный Павелецкий вокзал принял первых пассажиров. Реконструкция проводилась трестом «Мостранстрой». Архитекторы А.Б., Гурков, С.Д. Кузнецова и А.Р. Воронцова сохранили стиль прежнего здания. В новое здание был встроен вестибюль станции метро «Павелецкая» Замоскворецкой линии. Неожиданным для пассажиров оказался эффект огромного пространства внутри вокзала, что является признаком характерным для традиционной русской архитектуры. Здание вокзала сформировано в виде протяженного невысокого объема с акцентированной центральной входной частью, решенной более крупным объемом, ритмом из 3-х арок входной лоджии и центральным куполом. Объемно-пространственное решение нового вокзала увязано с существовавшим зданием вокзала, который реконструирован и представляет единый вокзальный комплекс, объем которого увеличился в 6 раз. Главный фасад сооружения пронизывают четыре сквозных прохода к платформам, через которые пространство привокзальной площади вливается в интерьеры здания и соединяет город и площадь с железнодорожными путями. По замыслу архитекторов в новом вокзальном комплексе сочетаются три исторических отрезка времени. Период конца XIX - начала XX века взят за основу в облике всего сооружения.

Суровые военные годы читаются в контурах наземного вестибюля станции метро «ПАВЕЛЕЦКАЯ - радиальная», полностью встроенного в новый вокзал. И, наконец, настоящее время объединяет в единое целое эти фрагменты архитектуры разных лет на базе современных металлических конструкций, этажей, подвешенных над метро, современных отделочных материалов. Стены пассажирских помещений облицованы уральским мрамором «коэлга», лестницы, подпорные стены, цоколь, полы - гранитом «возрождение».

В настоящее время (с 2000 года) на Павелецком вокзале проведена очередная реконструкция, в результате значительно изменился облик вокзала и внутреннее содержание. Открыто скоростное движение комфортабельных поездов Аэроэкспресс «Москва-аэропорт-Домодедово».

3 августа 2002 года вошла в строй первая в России скоростная транспортная система «ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА - АЭРОПОРТ». Цель проекта - обеспечение пассажирам комфортабельного, надежного, безопасного и удобного транспортного сообщения между большим городом и крупным аэропортом.