La stazione fu inaugurata il 1º ottobre 1860 con l'apertura della ferrovia Udine-Trieste. A quel tempo in territorio austriaco, la stazione ebbe il doppio nome di Görz/Gorizia e fu esercita dalla Imperial Regia Privilegiata Società delle ferrovie dell'Austria Meridionale e della Venezia.

Nel 1902, la stazione di Gorizia divenne capotronco della linea per Aidussina, costruita ed esercita dalla Ferrovia Locale Gorizia Haidenschaft (FLGH).

Nel 1906, a seguito dell'apertura della ferrovia Jesenice–Trieste, facente parte del complesso della ferrovia Transalpina, la stazione assunse la doppia denominazione di Görz Südbahnhof/Gorizia Meridionale, per distinguerla da quella sorta sulla nuova linea, la Görz Staatsbahnhof/Gorizia stazione delle Ferrovie dello Stato. I due impianti ferroviari erano collegati da un breve raccordo che utilizzava parzialmente la linea per Aidussina. Durante la prima guerra mondiale il fabbricato fu gravemente danneggiata dai bombardamenti. L'8 agosto 1916 il sottotenente Aurelio Baruzzi, primo soldato italiano ad entrare a Gorizia, issò sulle rovine della stazione il Tricolore.

A seguito del trattato di Saint-Germain-en-Laye (1919), le due stazioni passarono all'Italia e furono esercite dalle Ferrovie dello Stato (FS). La stazione della Udine–Trieste cambiò diverse volte denominazione nel corso dei dodici anni successivi: inizialmente mantenne il nome italiano di Gorizia Meridionale per poi diventare Gorizia Campagnuzza e, dal 1923, Gorizia Centrale.

Il transito internazionale per Nova Gorica, interrotto in seguito alle modifiche confinarie conseguenti alla seconda guerra mondiale, venne aperto all'esercizio il 13 ottobre 1960.

Tutte le linee autobus APT fermano alla stazione di Gorizia.

I taxi 45.9329213.607342 sostano all'esterno della stazione.