Til Hovedbanens åpning ble det anlagt stasjon på vestsiden av Nitelva med en stasjonsbygning tegnet av Schirmer og von Hanno. Denne stod helt til 1987. Til Kongsvingerbanens åpning i 1862 ble det laget nytt stasjonsanlegg øst for Nitelva med ny stasjonsbygning. Også denne bygningen er revet. Den stasjonsbygningen de fleste forbinder med Lillestrøm, ble tegnet av Gudmund Hoel, og tatt i bruk i mars 1930. Den er fremdeles det store blikkfanget ved stasjonen, men bygningen som brukes i dag, er tegnet av Arne Henriksen og ble tatt i bruk ved Gardermobanens åpning i 1998.