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建於日本统治台湾时代末期，於1941年6月22日完工启用，因着外型似皇帝之帽，所以被称为帝冠样式建筑。站体外形与「高」字相似，屋顶乃是采日本大寺庙或贵族专用，拥有唐代中国风的「唐博风」屋顶；其内部则是采西式挑高设计的格局。

铁路改建工程局与2013年将旧站修建为「高雄铁路地下化展示馆」，设置国内首座铁路地下化工程展示馆，展出珍贵的铁路历史图片及铁路文物资料，

2020年因高雄车站地面工程需要，於9月1日起永久闭馆。在地下化高雄车站站体定案的设计中，帝冠式站体预定将移回面对中山路路口的原址，做为地下化站体主要往南的地面出入口继续使用，整体工程预定於2025年完工。