Am 7. September 1949 wurde die Deutsche Bundesbahn als Nachfolgerin der Deutschen Reichsbahn für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland gegründet. Im Oktober 1949 wurden bei der 1945 errichteten Behelfsbrücke über die Donau die bisherigen Holzträger durch Stahlträger ersetzt. Am 7. November 1950 wurde das neue Bundesbahnhotel mit 130 Räumen, das von der Ulmer Bevölkerung den Spitznamen "Bubaho" erhielt, nach einer Bauzeit von 18 Monaten eröffnet. 1950 wurden am Ulmer Hauptbahnhof 1,16 Millionen Fahrkarten verkauft. Am 6. April 1951 wurde im Ulmer Hauptbahnhof eine Rangierfunkanlage in Betrieb genommen. Am 21. März 1952 wurde ein "Railroad Transportation Office" für die US-Soldaten eingerichtet. Im Dezember 1952 erfolgte der Abriss der Bahnhofsbaracken, um an dieser Stelle mit dem Neubau des Bahnhofsgebäudes beginnen zu können. Am 19. Dezember 1953 konnten die Bundesbahnmitarbeiter das neue Empfangsgebäude beziehen. Im Jahr 1955 wurden die Güterabfertigung und die Stückgut-Umladeanlage wiederaufgebaut. Am 16. Mai 1955 konnte das neue Hauptpostamt am Bahnhofplatz, dessen Bau am 6. Oktober 1952 begonnen hatte, eröffnet werden und am 9. Juli 1955 wurde der am 5. August 1954 begonnene Neubau des Bahnhofstegs fertiggestellt. Nachdem der Ungarnaufstand niedergeschlagen worden war, wurde der Bahnhof ab dem 30. November 1956 über mehrere Wochen von Zügen mit ungarischen Flüchtlingen durchfahren. Am 31. Oktober 1957 wurde der Neubau der Eisenbahnbrücke über die Donau, der am 24. November 1955 begonnen worden war, eröffnet. Die Donaubrücke gehörte zu diesem Zeitpunkt mit 160 Zügen pro Tag zu den meistbefahrenen Brücken Süddeutschlands.