Die Stadt Siegen liegt im Schnittpunkt verschiedener Eisenbahnstrecken, der Ruhr-Sieg-Strecke, der Dill-Strecke und der Siegstrecke. Alle genannten Strecken sind zweigleisig elektrifiziert. Es bestehen mehrere Planungen, den Schienenverkehr umfassend zu modernisieren. Viele Jahrzehnte trug eine alte Stahlkonstruktion der Eisenbahnüberführung den Verkehr in Richtung Freudenberg und weiter nach Köln oder Frankfurt. Als sie den Ansprüchen nicht mehr genügte, wurde sie durch eine neue Betonbrücke ersetzt. Das Bahnhofsgebäude selbst stammt aus den sechziger Jahren des 19. Jahrhunderts. Es wurde als querrechteckiger Neorenaissance-Bau mit zweigeschossigem Mittel- und Eckpavillons errichtet. Trotz zahlreicher Um- und Anbauten hat sich der Siegener Hauptbahnhof in seiner äußeren architektonischen Form bis heute kaum verändert. Im ersten Jahr der Einrichtung 1861 war der Bahnhof ein wichtiger Knotenpunkt für zwei Eisenbahnstrecken. Von Hagen endete hier die Ruhr-Sieg-Bahn sowie von Betzdorf kommend eine Stichbahn der Deutz-Gießener Eisenbahn mit einer Weiterverbindung nach Köln. Die beiden Eisenbahngesellschaften, die unabhängig voneinander waren, nutzten das Empfangsgebäude je zur Hälfte gemeinsam. Im Jahre 1866 wurden täglich 390 Reisende gezählt, 30 Jahre später waren es bereits über 800 Personen täglich. Neben der Personenbeförderung hatte die Eisenbahn eine wichtige Bedeutung für Industrie und Handel. Herausragend war hier der Transport von Steinkohle aus dem Ruhrgebiet. 1915 wurde Siegen an die Eisenbahnstrecke nach Haiger und Frankfurt angeschlossen. Ein stetig wachsendes Verkehrsaufkommen machte den Um- und Erweiterungsbauten notwendig. Zwischen 1942 und 1944 spielte der Bahnhof eine unrühmliche Rolle. Die Nationalsozialisten ließen jüdische Männer, Frauen und Kinder in drei Transporten in Vernichtungslager transportieren. Im Zweiten Weltkrieg wurde das Areal um den Siegener Bahnhof stark zerstört. Nach dem Wiederaufbau erfuhr besonders der Bahnhofsvorplatz in den 1960er Jahren und zuletzt 1996/97 eine umfassende Neugestaltung. Prägend sind der Zentrale Omnibusbahnhof und die umgebenden Einkaufszentren. Die laufende Modernisierung der Bahnhofsinfrastruktur soll 2017 abgeschlossen werden.