Ulica znajduje się w zachodniej części Śródmieścia Bydgoszczy. Rozciąga się od skrzyżowania z ulicą Gdańską do skrzyżowania z ul. Zygmunta Augusta gdzie mieści się dworzec Bydgoszcz Główna. Do 1851 była to polna droga prowadząca z Bydgoszczy do Koronowa. Rozwój ulicy nastąpił z chwilą wybudowania w 1851 dworca kolejowego oraz włączenia w obręb miasta gminy Bocianowo (niem. Brenkenhoff). Na planie miasta z 1861 zabudowa ul. Dworcowej jest rozproszona, tworząc zwarte pierzeje w kilku miejscach, natomiast w pełni zwarta zabudowa ulicy powstała na początku XX w. Postępowała zwłaszcza zabudowa kwartałów przyległych do ul. Gdańskiej i dworca kolejowego, gdzie rozwijało się budownictwo hotelowe.
Pod koniec XIX w. ulica miała charakter przemysłowo-handlowy. W jej otoczeniu kwitł handel, rozwijały się warsztaty rzemieślnicze oraz gastronomia. Zabudowania i składy przemysłowe zajęły obszar między ulicą a rzeką Brdą, natomiast w kamienicach położonych wzdłuż ulicy znajdowały się mieszkania i sklepy. Do największych przedsiębiorstw w otoczeniu ul. Dworcowej należały. Fabryka Sygnałów Kolejowych,
cegielnia Neumanna,
drukarnia Emila i Hermanna Dittmannów
W latach 1890-1914 kamienice wzdłuż ulicy przebudowywano na trzy- i czteropiętrowe budynki o bogato zdobionych fasadach[5], w związku z czym ulica stała się jedną z najbardziej reprezentacyjnych w mieście. Na końcowym odcinku ulicy przylegającym do dworca kolejowego istniało pięć hoteli, urządzonych w kamienicach[2].
Od 1888 po ulicy zaczęły kursować tramwaje, początkowo konne, a od 1896 elektryczne. Od dworca kolejowego do ul. Gdańskiej, przez całą długość ulicy przebiegała linia „A” zwana czerwoną, której oznaczenie od 1948 zamieniono na cyfrowe. W 1990 ruch tramwajów zawieszono ze względów technicznych. Od tego czasu ranga ulicy podupadła, czemu władze miasta usiłowały zaradzić poprzez rewitalizację ulicy oraz częściowe przywrócenie ruchu tramwajowego.