Von 1854 bis 1856 wurde der Oberstadtbahnhof nach den Plänen des Hofbaudirektors Gottlob Engelhard (1812 – 1876) errichtet. Der im Rundbogenstil gehaltene Backsteinbau galt zu seiner Entstehungszeit als einer der größten Bahnhöfe Deutschlands. Er besaß drei Bahnsteige mit vier Gleisen und eine Drehscheibe, die es ermöglichte, ankommende Lokomotiven zu drehen und wieder an die Spitze des Zuges zu setzen. In den Seitenflügeln des Gebäudes befanden sich die Wartesäle, ein Fürstenzimmer und die Speisesäle.
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