К концу 50-х годов XX века стало очевидно, что существующий вокзал не справляется с возросшим пассажиропотоком, и было принято решение о строительстве нового. Проект был выполнен проектным институтом «Киевгипротранс» (Л. М. Чуприн и др.), строительство осуществлял строительно-монтажный поезд № 150 Южуралтрансстроя. Новое здание было торжественно открыто 5 ноября 1965 года. Двухэтажное помещение площадью чуть более 20 000 м2 и высотой залов ожидания 16 метров могло одновременно разместить до 6 тысяч пассажиров. Здание вокзала в 1967 г. было удостоено серебряной медали Монреальской выставки и признан лучшим вокзалом СССР. В 1985-1988 годах было проведено витражное остекление второго этажа (проект художников А. Королева и В. Буканова).