«Павелецкий» вокзал вплоть до послевоенного времени именовался «Саратовским».
На Павелецкий вокзал 23 января 1924 года прибыл траурный поезд с телом В. И. Ленина. В 1979—1980 гг. слева от вокзала был построен Павильон-музей «Траурный поезд В. И. Ленина». С 1941 по 1992 год площадь перед вокзалом называлась Ленинской в память о данном событии.
В 2009 году планировалось перед вокзалом возвести торговый центр, но Научный руководитель НИИ транспорта и дорожного хозяйства Михаил Блинкин эту задумку назвал «форменным варварством». Вместо подземного торгово-развлекательного центра мэрия решила построить здесь многоуровневый паркинг.