1876. aastal sai Tartu raudteeühenduse Tallinna ja Peterburiga. Tartu raudteejaam ehitati väljapoole linna piire, Tähtvere mõisa põldudele. Jaamahoone valmis aastal 1875 ning ehitati Peterburi tüüpfassaadide eeskirjade järgi. Seetõttu kaunistati hoone esikülg venepärase puupitsiga. Jaama juurde ehitati laod, perroonid, veetorn ja raudteeteenistujate kaks elumaja, 1880. aastate alguses ka depoo. Raudtee lähedale koondusid tööstushooned. 1889. aastast oli Tartul raudteeühendus ka Riia ja Pihkvaga.