Stationen blev anlagt i tiden 1896-1897 som endestation for Kystbanen og hed oprindeligt Østerbro Station eller uformelt Østbanegården. Stationens banetekniske forkortelse er stadig Kk, hvilket står for Københavns Kystbanestation. Stationsbygningen i nationalromantisk stil er tegnet af arkitekt Heinrich Wenck og er nogenlunde bevaret i sin oprindelige form, hvilket også gælder de tilhørende perronhalvtage af træ, som Wenck tilføjede 1914-1915. Hertil er kommet en ny perron og stationstilbygning parallelt med de to gamle. Endvidere findes flere perroner på den modsatte side af broen, der fører over banegraven.