Під час Другої світової війни вокзал був зруйнований фактично вщент — від нього залишилась лише одна стіна з боку залізничних колій. Сучасна будівля залізничного вокзалу збудована 1947 року за проектом Євгена Лимаря трестом «Південтрансбуд», який тоді очолював заступник начальника Південної залізниці — начальник Управління відновлювальних робіт Михайло Бондаренко. Будинок «Південного вокзалу» вирізняє ансамблева забудова з елементами класицизму, монументальність споруди, суворі симетричні форми. З боку привокзальної площі центральний вхід у вокзал прикрашають монументальні барельєфи, які символізують славну історію міста — Полтавську битву 1709 року і визволення міста від німецьких окупантів у 1943 році.