Im Zuge des Aufbaus des linksrheinischen Schienennetzes wurde 1858 und 1859 der Bahnhof von Oberwesel in der Mainzer Straße errichtet. Er liegt somit außerhalb der Kernstadt und gegenüber von der Liebfrauenkirche.
1907 / 1908 wurde das Bahnhofsgebäude um zwei seitliche Anbauten erweitert. 1925 waren bereits erste Erneuerung im Bereich der Empfangshalle von Nöten. Zudem wurde ein separates Toilettenhaus errichtet. Durch die deutsche Bundesbahn wurde 1969 und 1970 ein Relaisgebäude hinzugefügt.
Beim Bahnhofsgebäude handelt es sich um einen spätklassizistischen, zweigeschossigen Putzquaderbau mit sieben Fensterachsen. Sowohl zur Straßen- als auch zur Gleisseite treten die drei mittleren Fensterachsen als Giebelrisalite hervor.
Im Erdgeschoss lassen sich zur Straßenseite zwei und zur Gleisseite eine Tür ausmachen. Die Tür wird durch ein Rundbogengewand hell ummantelt. Bei den Fenstern im Erdgeschoss handelt es sich um zweibahnige Rundbogen Fenster, die ebenfalls von einem hellen Gewand, welches bis zum Sockel hinabreicht, ummantelt wird.
Im ersten Geschoss, welches durch ein helles Gesims von Obergeschoss abgetrennt ist, wurden rechteckige Fenster, die ebenfalls ummantelt sind, eingesetzt.
Unterhalb des von schiefergedeckten Daches, welches durch Holzstreben gestützt wird, lassen sich in den Giebeln Rundfenster ausmachen. Die Verdachung wird zudem von einem umlaufenden Fries profiliert.
1907 und 1908 wurde dieser Gebäudekomplex zu beiden Seiten um einen eingeschossigen Anbau mit Flachdach erweitert. In ihrer Ausgestaltung wurden diese Gebäude an die Optik des Erdgeschosses angelehnt. Im Norden verfügt der Anbau über eine Fensterachse und auf der Südseite über vier Fensterachsen. Diese Art der preußischen Eisenbahnarchitektur lässt sich auch in Boppard, Bacharach sowie in Remagen wiederfinden.
Einst konnten die Fahrgäste im Erdgeschoss Fahrkarten kaufen. Zudem war hier ein Gepäckversand integriert. Außerdem waren hier ein Büro beziehungsweise der Telegraphenraum des Stationsvorstehers, ein Damenzimmer sowie getrennte Wartesäle für die erste und zweite Klasse untergebracht. Im ersten Obergeschoss lagen die Wohnungen des Portiers und des Stationsvorstehers. Die Aufteilung der Wartesäle wurde 1926 /1927 aufgelöst.
Außerdem sollte der Bahnhof einen neuen gesellschaftlichen Mittelpunkt darstellen und somit den Rheintourismus fördern.
Heute ist das alte Bahnhofsgebäude nicht mehr für Passagiere zugänglich. Allerdings ist an der gleisgewandten Seite des Gebäudes ein gläserner Vorbau errichtet worden, der als Stellwerk der Bahn fungiert.
Nach wie vor ist an der Bahnseite der Höhenmesspunkt für Oberwesel angebracht, der aufzeigt, dass Oberwesel auf einer Höhe von 77,487 m ü. NN liegt.
Seit Sommer 2013 ist das Gebäude an einen Investor verkauft.
(Anne Gasper, Universität Koblenz-Landau, 2016)