Cheb már 1865-ben fontos vasúti csomóponttá vált, amikor a Regensburgból és Hofból érkező bajor és a Lipcséből érkező szász vasútvonalak itt találkoztak, és a két társaság közös állomást épített, ahová 1870-ben és 1872-ben a hazai vasúttársaságok is meghosszabbították a Prágából és Pilsenből induló vonalaikat. 1895-ben új raktárépületeket és egy többállásos mozdonyszínt építettek, amelyek ma már csak mementói az állomás eredeti megjelenésének, ugyanis a régi vasútállomás a szövetségesek 1945. április 8-i és 12-i légitámadásában -két szomszédos lakótömbbel együtt- megsemmisült.
Az új állomásépület a buszpályaudvarral együtt így egy nagyméretű előteret kapott, amelynek a város irányába mutató főtengelye meghatározta az új épületcsoport szimmetrikus alapelrendezését, ami a vasúti pályával párhuzamosan épített utascsarnokból és az utascsarnok fölé keresztben épített, kúpos oszlopokon álló nyolcemeletes kiszolgálóépületből állt.
A két épület metszéspontjában található az utascsarnok bejárata és a peronokhoz vezető aluljáró, valamint ez a pont osztja két részre az állomást: a bal oldali részen találhatók a vasúti és az autóbuszjáratok jegypénztárai, valamint a buszperonra vezető kijárat. A jobb oldali részen pedig a várótermek, büfé, étterem és az első emeleti kávézó.
Az utascsarnok első részében külön váróterem volt a külföldi utasoknak, akik számára a legközelebbi, fákkal szegélyezett peron volt fenntartva. A peron mellett működött a vámhivatal. Ez az állomás egyben a fő csehszlovák határállomás is volt, és tulajdonképpen a keleti blokk első állomása. 1956-ban a Közlekedési Minisztérium Állami Közlekedéstervezési Intézete Josef Danda (1906-1999) építészt nevezte ki főtervezőnek. Danda a Pardubice és Klatovy állomások tervezése során szerzett hírnevet, mint a terület vezető szakértője.
Azon elhatározása, hogy „a külső és a belső építészetnek optimista jelleget adjon, a külső térnek egyfajta monumentalitást, a belső térnek pedig barátságos, vidám hangulatot”, meghatározta az anyagok gondos megválasztását is. Míg az épület burkolatát sötétvörös és fehér kerámialapok alkotják szürke kővel kombinálva, addig a belső térben az üveg, a csiszolt acél és az alumínium dominál, valamint az akkoriban divatos szintetikus anyagok: laminált dekorlemezek és mindenekelőtt a három színben pompázó PVC-lapokból készült mennyezet.
Színes laminált anyagot kültéren is használtak, a teljes előudvart körülvevő oszlopsor (csak részben fennmaradt) tetőszerkezetéhez is, amely a főépületet a területet délen lezáró postával, északon pedig az irodaépülettel és az egészségügyi központtal kötötte össze. A peronállások eredeti csőszerkezetei nem maradtak fenn.
A belső dekoráció a Cseh Képzőművészeti Alap által 1960-ban kiírt országos pályázat eredményeként jött létre: a főhomlokzat ablakának ólomüvegét Zdeněk Holub tervezte. A terem oldalain található két, a világűr vizuális témáit bemutató mozaik Jaroslav Moravec alkotása, a technikailag egyedülálló, kézzel formázott üvegfalakat Benjamin Hejlek és Jan Štibych, a nemzetközi váróterem melletti fémszobrot pedig Hugo Demartini készítette. Az épületet 1962. december 22-én adták át hivatalosan. Az utasforgalmi épület 2016 végén felkerült az ország védett örökségeinek listájára.
