1917 年至 1970 年代，舊站是台中最繁忙的門戶。它見證過市區的拓展、劇院街的熱鬧，也陪伴過遊子返鄉與遠行。隨著 2016 年新站落成才逐漸退居幕後。
舊站主體以紅磚承重牆為骨架。這些磚多取自台灣在地窯廠，以含鐵量較高的黏土燒製而成，色澤由赭紅至深褐不一。砌築方式採用英國積砌法以裏積煉瓦砌出結構體，再於表面黏貼赤小口磁磚，整體建築外觀呈現出小口積建築樣式，讓牆面在受壓時更穩固。磚縫以石灰砂漿勾縫，透氣性佳，也能因應台中潮濕氣候的膨脹收縮。基座與階梯部分則用花崗岩與洗石子工法，花崗岩象徵基礎的穩固，而洗石子表面在當年被視為「現代」的質感選擇，其一是大理石材價格昂貴難以取得，其二是因為台灣本地工匠已熟悉工法，所以這種既耐候又能模擬石材質感的工法成為台灣許多殖民時期建築裡，一種折衷與在地化的手段。
紅磚之外，覆上灰泥線腳與細部裝飾。這些灰泥由石灰、砂與貝殼粉調製，工匠以手工塑形，雕繪出巴洛克式的捲葉紋與拱券弧線。立面山牆裝飾著鳳梨、香蕉、蓮霧等台灣農產圖，曲線、鐘塔四周的框線，也淋漓展現灰泥工藝。
台中車站的設計由總督府鐵道部工務課主導，局部細部則由日本與台灣工匠協作。其造型參考辰野金吾設計的東京車站，屬於「辰野式」風格：以紅磚、白色線腳、勳章、尖塔，營造歐陸式古典語彙，但仍依台中在地氣候與城市規模調整。然而，辰野式在殖民建築脈絡中並非終點。昭和時期，隨政治意識的轉變，逐步演化為「帝冠樣式」：以西式骨架覆上日式瓦頂，強調「東洋統治」的象徵，嘉義與台南車站便是代表，視覺上更具政治意涵。相比之下，台中舊站仍停留在歐風與地方融合的過渡階段，因此也格外顯示它在台灣鐵道建築史上的獨特位置。
屋頂結構使用法木桁架及榫卯工。以台灣檜木與日本松木為主，因其質地堅硬且具抗腐性。桁架之間透過榫頭與榫眼相扣，幾乎不需金屬釘件，展現傳統木構的智慧。覆瓦部分選用黑瓦與魚鱗瓦混合鋪設，厚重瓦片有效隔熱，雨水順著瓦面滑落，減少漏水風險。屋脊的瓦件常以弧形收邊，增添視覺上的優雅，也呼應日治時期洋風混合的折衷主義審美。中央鐘塔高聳於立面之上，內部以鋼筋混凝土支撐，外表則是紅磚與灰泥的組合。鐘塔的窗洞採透空磚砌法，白日能透進光影，夜裡則映出內部微光，宛如一盞燈塔。
鐘樓上方的機械時鐘，過去曾是台中人最準確的報時來源，火車班次依循鐘聲，人們的作息亦與之同步。它不只是建築的中心，更是一種時間治理的象徵。
透過工藝，城市與人的痕跡被一層層地保存下來。百年前工匠的手筆，因地理環境、技術與時代情勢而誕生，成為人們共同的原始印記，並在時間流轉中延續至今。當新的建築在這片土地上出現，它應以材料的延續、空間語言的呼應，以及生活紋理的再現，來回應土地累積的多元價值與場域風景。唯有讓新與舊展開對話，城市的日常才能被喚醒，讓空間重新獲得深度與生命力。