Essa è un ampio e notevole edificio in stile neo-rinascimentale, dovuto ai disegni dell'architetto Enrico Presenti. Vi faceva capo la linea Leopolda, per Pisa e Livorno, chiamata così in onore del granduca Leopoldo II d'Asburgo Lorena.

La stazione, come si è detto, inaugurata nel 1847, già nel 1860 fu trasformata in scalo merci, in quanto il traffico passeggeri fu tutto spostato sulla stazione Maria Antonia, poiché situata in posizione più centrale.
La stazione Leopolda, interessantissimo esempio di architettura ferroviaria, da non molti anni è divenuta sede espositiva. Adesso è in restauro e se ne prevede il riutilizzo, quale sede museale.