Zwickau erhielt bereits 1845 einen ersten, noch aus Holz errichteten, Bahnhof. Dieser wurde schon 13 Jahre später durch einen historistischen Steinbau mit markanten Ecktürmen ersetzt. Im frühen 20. Jahrhundert setzte eine enorme Wachstumsdynamik ein, der Kohleversand der Zwickauer Bergwerkreviere machte den Bahnhof zum größten Güterbahnhof Sachsens und um 1914 frequentierten den Bahnhof jährlich 2,3 Millionen Fahrgäste. So kam es in den 1930er Jahren zu Planungen für einen erneuten Umbau.
Der heutige Zwickauer Hauptbahnhof entstand von 1933 bis 1936 nach den Plänen des Reichsbahn-Oberbaurats Otto Falck. Der mit Hartbrand–Glasurziegeln verklinkerte funktionale Kuppelbau erinnert optisch an den Baustil von Industrieanlagen. Gleichzeitig sind die Ideen des Bauhauses und die klaren Linien der Neuen Sachlichkeit der späten 20er Jahre erkennbar. Die Eröffnung erfolgte am 17. Dezember 1936.
Mit dem Ende des Bergbaus und in Folge der Wende 1990 verlor der Bahnhof an Bedeutung. Heute fahren keine Fernzüge mehr über Zwickau, doch gibt es Pläne nach der vollständigen Streckenelektrifizierung wieder eine Fernverbindung von München über Regensburg und Zwickau nach Dresden einzurichten.