Der 10. September 1848 war der Tag, an dem die erste Eisenbahn die Stadt erreichte. Die Frankfurt-Hanauer Eisenbahn-Gesellschaft baute die 16,04 km lange Strecke in 4 Jahren von Frankfurt-Ost nach Hanau. Der 8,86 km lange Weiterbau nach Kahl zur Landesgrenze wurde am 21. Juni 1854 beendet. Am nächsten Tag wurde die Bahn eröffnet. Am 1. Mai 1867 eröffnete die Kurhessische Staatsbahn ihre 31,87 km lange Verbindung nach Wächtersbach. Die 18,44 km lange Strecke von Frankfurt-Süd über Offenbach nach Hanau eröffnete die Preußische Staatseisenbahn am 15. November 1873. Am 1. Dezember 1879 stellte die Württembergische Staatseisenbahn die 16,75 km lange Verbindung von Heldenbergen fertig. Am 1. Mai 1882 eröffnete die Hessische Ludwigs-Eisenbahn-Gesellschaft das 19,99 km lange Teilstück der „Hessischen Odenwaldbahn“ von Hanau nach Babenhausen. 1905, 1913 und 1919 baute die Reichsbahn weitere Verbindungsstrecken. Die letzte Streckeneröffnung vor dem Zweiten Weltkrieg erfolgte am 3. Juli 1922, an dem die 0,72 km lange Verbindung nach Wolfgang für den Güterverkehr in Betrieb genommen wurde. 1927 benannte die Reichsbahn den Bahnhof Hanau Ost in Hanau Hauptbahnhof um. Der ursprünglich aus dem Hanauer Bahnhof hervorgegangene Ostbahnhof wurde wegen seiner Kopflage stillgelegt und durch den am 10. März 1913 gebauten Hauptbahnhof ersetzt. Mit Eröffnung des neuen Stationsgebäudes 1966 wurde das alte abgerissen. Man baute es auf der Nordseite des Bahngeländes. Die verglaste Schalterhalle ist vorgezogen. Im zweigeschossigen Querflügel befinden sich die Gaststätte, Expressgutabfertigung und Büroräume. 2005 bis 2006 sanierte die Deutsche Bahn AG die Bahnlagen.