В это же время, в 1904 году, был в очередной раз перестроен и сам Витебский вокзал.

Здание вокзала строилось в стиле модерн по проекту академика архитектуры Станислава Антоновича Бржо-зовского. В строительстве участвовал гражданский инженер, караим по происхождению, Сима Исаакович Минаш. В проекте заложена непривычная для того времени стилистика архитектуры, включавшая обилие металла.

Царский павильон Витебского вокзала

Необычная планировка здания, когда крупные объёмы группируются асимметрично, с учётом их функционального назначения, ярко выражена. В этой постройке читается основной принцип построения зданий эпохи модерн «изнутри-наружу». Внешний облик здания отражает его внутреннюю конструкцию, которая, в свою очередь, создана исходя из рациональных соображений.

Основное помещение вокзала – это гигантский вестибюль с парадной лестницей. Высота зала составляет более 20 метров, зал венчает металлический купол. Парадная лестница зала является доминантой помещения, она украшена мраморными перилами с декоративными бронзовыми вставками. Естественное освещение зала – дневной свет – проходит в зал через расположенные по всем стенам витражные окна. Искусственный свет создают электрические светильники, расположенные по периметру зала. Они выполнены из железа и окрашены в чёрный цвет.

1 августа 1904 года здание вокзала было торжественно освящено. В пролёте мраморной лестнице, ведущей на второй этаж, к залам ожидания первых классов, установлен бюст императору Николаю I, с благословления которого в России началась эра строительства железных дорог. Зал ожидания первого класса был украшен пятью панно, написанными художником Николаем Семёновичем Самокишем. По ним можно проследить, как менялся облик вокзала в разные периоды своего развития.

Здание имело оригинальное купольное завершение, часовую башню. У дебаркадера вокзала было сделано арочное перекрытие.

Главный (северный) фасад вокзала выходит на Загородный проспект. Этот фасад простирается от башни с часами с левой стороны до вестибюля и полукруглого перехода к западному фасаду – с правой.

Перед зданием вокзала нет привычной вокзальной площади.

Здание Витебского вокзала – шедевр стиля модерн, одна из первых общественных построек. Это единственный вокзал в Петербурге, построенный в этой стилистике.

Неповторимый облик вокзала с высокой часовой башней, мраморной лестницей, арками, куполом и просторным вестибюлем сохранился до настоящего времени. Стены вестибюля были украшены орнаментом, лепниной в виде женских масок и изображением древнеримского бога Меркурия, считавшегося покровителем торговли и путешествий. Позднее в вестибюле были вывешены панно, изображающие Петропавловскую крепость и порт в Одессе. В ХХ веке к этим картинам прибавилось еще несколько разных панно, иллюстрирующих историю Царскосельской железной дороги и её вокзалов.