1906/7.aastal valminud raudteejaama katusealune perroon oli pikim Euroopas. Jaamahoone ühes osas ning rööbastel asub Eesti Raudteemuuseum.

Eesti aladele jõudis raudtee 1869. aastal. Peterburist üle Tallinna Keila ja Paldiskisse suunduva nn Balti raudtee ametlik avamine toimus 24. oktoobril 1870. Mõned aastad hiljem algatati kohalike mõisnike poolt kava ehitada Keilast Haapsallu raudteeharu. Tee ehitus otsustati lõplikult Haapsalu linna volikogu istungil 1902. aasta augustis. Tollase linnapea G. von Krusenstierni väitel toetas ehituskava ka Vene imperaator isiklikult. Arvatavasti oli see toetus otsustav, miks väikelinn Haapsalu sai raudteeühenduse Peterburiga.
Ehituse eeltöid alustati kogenud inseneri P. Götte juhtimisel juba samal aastal. Raudtee valmis kahe aasta pärast ning avati liikluseks 1. novembril 1905. Insener Götte poolt valiti ka koht rajatavale jaamahoonele.
Erinevalt Venemaal valitsenud tavast ehitada raudtejaamad tüüpprojekti järgi, telliti Haapsalu jaamahoone jaoks originaalkavand. Seejuures rõhutati Haapsalu kui kuurortlinna tähtsust ja vajadust vastu võtta Vene kroonitud päid. Jaamahoone projekt koostati Peterburis arhitektuuriakadeemik K. Verheimi ja insener V. Vestfaleni poolt. Ehitustöid alustati 1905 ja lõpetati 1907. aastal.
Hoone koosneb neljast osast — reisijatehoonest, Imperaatoripaviljonist, neid ühendavast katusealusest ja 216–meetri pikkusest kaetud perroonist. Haapsalu vaksal on linna üheks omapärasemaks hooneks, mille puitpitsiline historistlik ehituslaad on saanud eeskujuks nii mõnelegi teisele supellinna esinduslikule majale.
Jaamahoone on arhitektuurimälestisena riikliku kaitse all.

Haapsalu raudteejaama nn Imperaatoripaviljonis asub 1997. aasta juunist Eesti Raudteemuuseum, mis jätkab 1970. aastal Tallinnas asutatud laiarööpmelise raudtee (1524 mm) muuseumi tegevust.