无锡的铁路运输事业，开创于清末光绪十二年（1886年）清政府在上海成立铁路总公司、委任当朝邮传部尚书（交通、邮政、铁路、银行）盛宣怀为铁路公司督办大臣，并与英国政府签订兴筑沪宁铁路的正式合同。1905年全线正式施工，所需钢轨道木由英国进口。1906年7月16日，沪锡段在苏州举行通车典礼，于1906年7月18日正式营业。
民国初期的艰难发展
1908年12月，沪宁铁路全线通车，全线设有的45个大小车站中，无锡站为二等站。1914年4月，沪宁线与京汉、京奉、津涌、京张等线各大站实行联络运输，客运人数大增，为方便旅客购票，车站于北门黄泥桥西及光复门内设立客票预售点，站价预售各埠二三等车票，不收手续费。
1914年起，第一次世界大战期间，沪宁铁路随着纺织、缫丝、面粉行业的兴起，运量也相应得到发展。丝茧上市旺季，每日专发货物列车1—2列。宁、沪、锡等地的有识之士，发起倡办锡湖铁路。以无锡为总站，线路经宜兴、溧阳、广德至浙江湖州等地，筹办“民营锡沪铁路股份有限公司”并制定章程，终因资金匮乏而终止。
民国11年（1922年）无锡站增建机车房（俗称龙头房）二股道、增建货栈一间，消防间二处。1937年8月16日无锡火车站被日本侵略者空袭炸坏，抢修半年恢复全线通车。1942年加建站线一股，增添船坞二处，扩建货物线二股，站台一座，地处大洋桥（工运桥）的下栈货场，货物线6股、仓库4座。民国34年（1945年）抗日战争胜利，无锡站因机车转向盘屡修无效，上海到无锡机车需到常州转向调头，每日往返8次之多（无锡到常州39公里单程）。华东铁路总局为无锡站设置三角线路轨，替代转盘。同年修建二号站台雨棚，新建刺栅、木栅、单栅门、交通门共4座。
由于当时物价飞涨，客运票价调高200%，铁路局为方便达官贵人和中层阶级，开行沪宁间“凯旋号”（1/2次）快车，沪锡间“太湖号”（81/82次），每逢星期日开行，运行时速70公里。1948年京沪铁路局购买美国马达，组装流线型特快列车，“米许林”号正式行驶，全程票价600万元，沿途停靠无锡、镇江二站。
1949年4月23日无锡解放，无锡站由无锡军事管制委员会、华东铁路局、苏南行政公署军代表接管。
民国初年的无锡火车站
一九四九年后的统一规划
1949年后铁道部对旧有铁路按统一标准进行技术改造，1953年兴建惠勤路（周山浜）天桥，混凝土墩，三孔钢梁，上层行人通道下层增添线路6股，增设站场牵出线，同时对站内天桥大修，加固钢梁。1956年站前广场铺设金山石板，修整广场四周方头弹石，并进行绿化，增扩广场面积。无锡市物资局投资从无锡站接轨至木材公司仓库二股专线，后称木专线。1958年无锡冶金、电子、化工等发展运量大增，站内存线明显不足，上海储运公司无锡仓库在木专线上接轨，铺设205仓库专用线。1960年由于经济建设快速、城市人口急剧增长，苏北地区经江阴到无锡的中转人数日益增加，春节高峰时旅客接近三万，客运量在上海铁路局管辖内居第三位。
1962年，拆除候车室旅客餐厅，对站屋进行大修，修建旅客入口处，扩建直角型长廊代用候车室。1969年夏，于老候车室西侧新建候车大厅，使新老两厅相连。1971年在一、二号站台间增设地道。1975年复线进入无锡站场，老一道为复线上行正线的技术改造，并置换50公斤/米重轨，将原木枕改换钢筋混凝土轨枕，同时改建新8道为区段列车到发线及一号站台加宽延长。在此期间无锡树脂厂在木专线接轨，铺设无锡站至树脂厂铁路专用线二股。1977年无锡市政府和上海铁路局新建锡澄铁路立交桥，1979—1984年兴建东门铁路立交桥，两大立交桥的建成对保证铁路运输的安全和改善城市运输提供了方便。
1978年无锡站站房扩建落成
改革开放后的高速发展
十一届三中全会后，工农业生产迅速发展，铁路运输出现了“托运难、买票难、乘车难”的情况。为扩大运能运量，上海铁路局1981年新建无锡站售票房，原站屋的售票房扩大为候车区。进入二十世纪八十年代，铁路运输量全面高涨，客流量因供销采购、个体经营、旅客探亲访友及各类大型会议而急剧增长。无锡的旅客列车由1982年每日开行25对，增加至1983年28对、1985年32对、1988年45对，直至2006年82对。同时外籍旅客大量增加，软席候车室难以容纳，与无锡的城市地位以及运输发展极不适应，长期超负荷运行而亟待改造。1987年上海铁路局、无锡市人民政府决定，拆除老站，建造新客站。1988年4月动工，1989年元月落成启用，其设计规模、设施、现代化配置、站场容量和吞吐能力，在沪宁线仅次于上海新客站。
二十世纪九十年代，微机加入铁路运输管理，使铁路传统的运输生产发生深刻变化。上海铁路局电子所于1994年内完成无锡站计算机在车管理系统的开发。该系统是铁道部货车实时信息管理中的重要组成部分，减轻了生产人员劳动强度，极大提高运输效率并推进作业现代化管理。在管理工作上实行站长负责制，展开以运输为中心，安全为重点，服务为宗旨，效益为目的的企业管理。
1997—2004年，铁道部在沪宁线实行旅客列车提速运行。1997年4月北京—上海开行最高时速140公里，平均运行时速90公里的夕发朝至列车。2004年4月，上海—北京时速200公里的直达特快，以160公里时速长距离运行，以冠号Z字头开通，中途不停，一站到底。
2013年，国务院撤销计划经济的最后堡垒。铁道部成立中国铁路总公司。
火车站南广场
火车站北广场
无锡站是沟通长江下游南北交通要道，承担无锡、江阴、宜兴、常熟、张家港及苏北南通、盐城、靖江等14个市县客运、货运运输任务的交通枢纽，是办理客货运输的综合性特等站，站界延伸15公里。无锡、南门、石塘湾三站衔接专用线有钢铁厂、焦化厂、太湖耐火材料厂、煤建公司、树脂厂、木专线、商专线、粮专线，储运205专线，无锡县煤炭石油公司专用线，及南通中转站专用线。
百年以来无锡火车站经历沧桑，几度变迁，曾遭日本法西斯的侵占和摧毁，一九四九年后在党的领导下创造了辉煌的历史，在全站员工的拼搏努力下，为铁路运输事业，为无锡地区的经济发展作出了贡献。
