1903年（清光绪29年）正月初二完工，车站初期命名为新开河火车站，后曾更名为天津火车站、天津新站。

1910年（清宣统2年），京奉铁路与津浦铁路在天津新站举行联轨典礼。

1912年（民国元年），津浦线全线通车后，更名为天津总站。

1923年（民国12年），中华民国大总统黎元洪从北京逃出到天津北站时，遭时任直隶省长的王承斌劫车，抢走黎携带的总统印信。

1937年（民国26年），抗战爆发，不久天津遭日军占领，日军占领天津后，火车站在1938年更名为天津北站。

2014年4月1日，天津北站暂时停止办理客运业务。

2015年春，津蓟铁路提速改造工程启动。

2015年4月30日上午9时，天津北站重新恢复办理客运业务，主要办理宝坻、蓟州北方向的客运业务。