Grâce à la mobilisation des élus locaux, la Compagnie ferroviaire privée du Paris-Orléans est chargée de l’exploitation de la ligne reliant Limoges à la capitale. En 1856, le premier service voyageurs est ouvert entre la ville et Argenton-sur-Creuse. Deux ans après, la première gare en dur est achevée, œuvre de Pierre Louis Renaud – deux tours carrées flanquent le bâtiment central en pierre, orné de sculptures. L’emplacement choisi pour la nouvelle infrastructure est celui occupé par la Maison-Dieu (une léproserie) jouxtant un ancien monastère bénédictin. Non loin, l’ancien Champ de mars occupé par le 9e Régiment de Chasseurs, transformé par la suite en champ de foire et lieu d’expositions diverses, se mue en Champ de Juillet (en hommage aux Trois Glorieuses) en octobre 1831. En 1858, le paysagiste Eugène Bühler est chargé de le réaménager complètement afin de permettre la création d’une promenade publique – le quartier évolue encore dans les années qui suivent. De la gare d’Orléans – tel qu’on l’appelle alors – jusqu’à Paris, il faut compter douze heures de trajet. De plus en plus fréquentée, le trafic s’intensifiant, la gare est agrandie en 1891 et divers aménagements réalisés jusqu’au début du XXème siècle.
La décision de création de la ligne Limoges – Angoulême fut décidée en 1845, mais le lancement des études n’eut lieu qu’en 1853. Le premier train arriva en gare des Charentes (dans le faubourg Montjovis) le 26 avril 1875, et la gare fut reliée à la gare des Bénédictins en 1894. La Compagnie des Charentes y avait installé dépôt de locomotives et gare à marchandises.
Dès 1908, le ministre des Travaux Publics, Louis Barthou, juge la gare existante indigne d’une ville comme Limoges et juste après l’armistice de 1918, la ville de Limoges et la Compagnie du Paris-Orléans signent l’accord de construction d’une nouvelle gare, en surélévation au-dessus des voies, faite de béton, d’acier et de calcaire, confiée à l’architecte Roger Gonthier (1884-1978), associé à l’ingénieur-en-chef Jullien. Les travaux, financés par la municipalité, le conseil général et la Compagnie du Paris-Orléans, complétés par le réaménagement du Champ de Juillet, durent de 1924 à 1929 – elle est inaugurée le 2 juillet, après avoir essuyé bien des critiques. Son campanile haut de 57 mètres surplombe la ville (et lui donne l’heure avec ses quatre horloges aux chiffres romains) ; les vitraux de Francis Chigot (1879-1960), décorés de châtaignes, de feuilles de chênes et de glands, la parent et éclairent un hall de près de 4 000 m2 ; la coupole de 26 mètres de haut (surmontée par un magnifique dôme) lui confère un aspect de cathédrale industrielle vouée aux transports modernes ; enfin, diverses statues d’Henri-Frédéric Varenne (1860-1933) y célèbrent les provinces desservies par la Compagnie (Limousin, Bretagne, Touraine et Gascogne), l’émail, la porcelaine, l’agriculture, et le commerce. Si certains virent dans la gare, au moment de son inauguration, avec quelque exagération, un « bloc de saindoux que les charcutiers exposent dans les vitrines à Noël », Limoges-Bénédictins est devenue emblématique de la ville, avec ses cuivres vert-de-grisés et les Limougeauds y sont attachés, à tel point que lors de l’incendie de 1998, beaucoup vinrent sur place. L’auteur de ces lignes – qui a financé ses études en étant contrôleur à la S.N.C.F. – n’est pas loin de penser que c’est une des plus belles gares de France ; il en veut pour preuve que Chanel l’a choisie en 2009 pour servir de décor à la publicité pour son célèbre N° 5, avec la comédienne Audrey Tautou. Auparavant, les jeunes cheminots cégétistes de mai 68 avaient orné le campanile d’un drapeau rouge de 5 x 4 mètres, et l’image était devenue le symbole des événements dans la ville.