Перший вокзал відкритий у 1871 році, який згодом був знесений. У 1913 році відбудований й відкритий для пасажирів. Славнозвісна будівля витримана у стилі боз-ар (фр.Beaux-Arts), яка визначається своїми масивними мармуровими сходами, 22,9-метровими вікнами та стелею, вкритою зірками.
Готелі, офіси та хмарочоси невдовзі розкинулись навколо нового терміналу, серед яких — Крайслер Білдінг. Навколишній район розбудовувався зі зростанням Гранд-Сентрал-Стейшн на найзалюдненіший вокзал США.
У 1947 році приблизно 65 млн пасажирів — еквівалент 40 % населення США — скористувалися пасажирськими перевезеннями через вокзал Гранд-Сентрал-Стейшн.
У 1950 році настав кінець подоланню найдовших відстаней та подорожуванню поїздами: люди надали перевагу автомобілям та літакам.
З розширенням площі Мангеттену та хвилею масових будівництва, закупки та пожвавлення на ринку цінності нерухомого майна, відповідно — падіння популярності та зниження прибутковості залізниць зайшла мова про знесення вокзалу Гранд-Сентрал-Терміналу та будівництво на його місці великого офісного центру. У 1967 році влада Нью-Йорка прийняла Комісію Збереження, щоб внести вокзал Гранд-Сентрал-Стейшн до списку об'єктів, які захищені законом, а плани знесення тимчасово відтерміновано.
Проте Центральна залізниця, що володіла Гранд-Сентрал-Стейшн, не захотіла приймати негативну відповідь. Вона запропонувала будівництво 55-поверхового хмарочоса нагорі Гранд-Сентрал-Стейшн, яке б означало знищення частини термінала. Комісія Збереження суперечила проєкту, тому Центральна залізниця подала судовий позов на суму $8 млн проти влади Нью-Йорку. Судова тяганина тривала впродовж майже десяти років. Завдяки зацікавленим громадянам та місцевим лідерам, включаючи Жаклін Кеннеді, плани розробника були скасовані.
У 1994 році Метро-Північ взяла під контроль функціювання Гранд-Сентрал-Стейшн та почала масштабну реставрацію. Нині Гранд-Сентрал-Стейшн став популярним визначним місцем Нью-Йорку, він продовжує бути діючою залізничною станцією, має п'ять ресторанів, барів та понад 50 крамниць.
Цікаві факти
Зображення знаків зодіаку на стелі приблизно відповідає середземноморському небу взимку. Загальний порядок знаків інвертований відносно лінії південь-північ. Одне з популярних пояснень цього — використання середньовічного принципу малювання неба, як воно б виглядало «з іншого боку», тобто з позиції божественної істоти. Проти цієї версії каже той факт, що не всі зображення на стелі інвертовані однаково. Скоріш за все художники припустилися помилки.
Наприкінці 1990-х років, під час реконструкції, стеля була приведена до сучасного вигляду, до того її покривав майже чорний непроглядний шар, що на 70 % складався з нікотину та смоли від паління очікуючих поїздів пасажирів. Нині маленький клаптик стелі над стейкгаузом Майкла Джордана зберіг цей стан і є своєрідною антитютюновою рекламою.
Близько сузір'я Риб на стелі можна побачити маленький круглий отвір, який був створений спеціально для американської ракети «Redstone», що була представлена у приміщенні вокзалу у 1957 році. Так після запуску Радянським Союзом супутника американська влада намагалася підвищити віру населення у свої військову потугу.