Dworzec kolejowy zlokalizowany jest we wschodniej części miasta przy ulicy Kolejowej, dojazd z ulicy Bydgoskiej stanowiącej fragment drogi krajowej nr 10 (zjazd w ul. Kolejową lub Dworcową, która jest prostopadła do Kolejowej i prowadzi wprost na plac przed dworcem).

Budowę linii kolejowej prowadzącej przez Wałcz planowano już w połowie XIX wieku, ale prace budowlane zostały ukończone dopiero w 1881 roku. Dworzec wraz z linią kolejową prowadzącą z Wałcza do Piły oddano uroczyście  do użytku 1 listopada 1881 roku.

Zespół dworcowy stanowiły wówczas: budynek główny, magazyn towarowy, toalety oraz budynek mieszkalny. Były to oddzielne, wolno stojące obiekty. W miarę rozwoju kolejnictwa w regionie i tworzenia nowych połączeń kolejowych, Wałcz stał się stacją węzłową, konieczna była więc rozbudowa infrastruktury. Na początku XX wieku dobudowano lokomotywownię z obrotnicą, kolejową wieżę ciśnień, dodatkowe budynki mieszkalne, powiększono magazyn, powstały oczywiście również nowe torowiska, pozwalające na jednoczesne przejazdy większej ilości pociągów. W latach dwudziestych konieczne były dalsze inwestycje – powstała tu dworcowa restauracja i mieszkania dla kolejarzy. Wybudowano też nastawnię.  Do czasów obecnych zachował się zasadniczo układ dworca z trzydziestych XX wieku, stanowiąc typowy przykład budownictwa kolejowego z przełomu XIX i XX w. Po 1945 roku zmiany, jakie wprowadzono były niewielkie, polegały przede wszystkim na modernizacjach technicznych i remontach oraz dostosowywaniu pomieszczeń do aktualnych potrzeb użytkowych. W budynku mieszkalnym mieściły się przez jakiś czas na przykład: przychodnia, biura i posterunek policji.

Wygląd poszczególnych budynków do chwili obecnej pozwala zauważyć poszczególne etapy rozbudowy – widoczne jest zróżnicowanie architektoniczne i stylistyczne. Zespół, pierwotnie składający się z pięciu wolnostojących budynków o wystroju eklektycznym, był stopniowo rozbudowywany aż do lat 30 XX wieku, nowsze budynki otrzymały wystrój modernistyczny. Budynki główne zostały wymurowane przy użyciu czerwonej cegły ceramicznej, a na kolejne fazy budowy wskazuje zmienny jej odcień. Bryła budynku głównego posadowiona została na planie nieregularnego prostokąta, wzbogaconego ryzalitami, jest ona zróżnicowana pod względem wysokości. Elewacja frontowa jest dwunastoosiowa, dzielona ryzalitami. Elementami zdobnymi są przede wszystkim ceglane lub tynkarskie detale architektoniczne: profilowane gzymsy cokołowe i miedzy kondygnacyjne, proste i nadwieszone gzymsy podokienne oraz tynkowane pasy w obrębie drugiej kondygnacji i szczytów. Okienne i drzwiowe otwory otrzymały kamienne opaski i zwieńczenia pełno łukowymi i odcinkowymi nadprożami. Elewacja wschodnia, czyli peronowa jest dziesięcioosiowa, jej  wystrój architektoniczny nawiązuje do wyglądu elewacji frontowej. Szczyt południowy otrzymał zdobną snycerkę więźby dachowej.

Pozostałe budynki mają w zasadzie jednorodną formę architektoniczną, dostosowaną ich przeznaczenia. Na przykład magazyn spedycyjny ma z dwóch stron rampy  - od strony ulicy i od strony peronu oraz metalowe, wielokwaterowe okna zabezpieczone kratami.

Zespół dworca obecnie przeznaczony jest do remontu. Rozważane jest przeznaczenie go na potrzeby Muzeum Ziemi Wałeckiej.