Plzeň hlavní nádraží je centrální železniční stanice v Plzni. Zprovozněna byla v roce 1862, kdy byla uvedena do provozu část České západní dráhy z Prahy do Plzně. Stanice je elektrifikovaná, výpravní budova je majetkem Správy železnic.
Současná výpravní budova plzeňského hlavního nádraží byla slavnostně otevřena v roce 1907. Budova byla postavena v neorenesančním a secesním slohu (secese patrná zejména na štukové výzdobě a kovových prvcích) podle návrhu architekta Rudolfa Štecha, který se podílel i na financování stavby. Přitom se však významně zadlužil a nevida východiska z tíživé situace se 2. ledna 1908 oběsil.
Nádraží je koncipováno jako tzv. ostrovní, tj. výpravní budova je umístěna mezi kolejišti, která jsou vedena na vysokých náspech. Některé z kolejí byly navrženy jako železniční vlečky do plzeňských průmyslových podniků (Škodovy závody, pivovar).
Budova těžce utrpěla spojeneckým bombardováním na jaře 1945, kdy v noci ze 16. na 17. dubna zaútočily na Plzeň britské bombardéry. Když jedna z bomb zasáhla jihozápadní roh kopule výpravní budovy, celá kopule se výbuchem nadzdvihla a posunula o 15 cm. Poškozeno bylo i mnoho dalších nosných částí budovy. Po druhé světové válce se zvažovala i kompletní demolice poničené budovy. Kopuli nakonec opravila skupina 15 mostařů Škodových závodů, kteří pomocí hydrauliky vrátili kopuli zpět na její místo (opravovali ji ve svém volném čase). Celá budova byla poté rekonstruována do původní podoby.
Nádraží několikrát změnilo jméno. V době svého vzniku bylo někdy označováno jako centrální nádraží, po dobu první republiky se používal název Plzeň hlavní nádraží. V roce 1949 bylo nádraží přejmenováno na Plzeň Gottwaldovo nádraží na počest prvního komunistického prezidenta Klementa Gottwalda. V 50. letech byly v hale instalovány sochy hutníka a posunovače, které se zachovaly až do současnosti. V roce 1971 byl před výpravní budovou odhalen pomník Klementa Gottwalda, ten byl ale po roce 1989 odstraněn. Po sametové revoluci se nádraží opět vrátilo k názvu Plzeň hlavní nádraží. V letech 2011–2012 proběhla velká rekonstrukce interiérů výpravní budovy, na to navázala rekonstrukce nástupišť a okolí budovy.
V roce 2014 byl dokončen spojovací podchod nástupišť směrem k pivovaru.
Budova i s okolím byla 15. května 2000 vyhlášena kulturní památkou. Památkově chráněná je především samotná výpravní budova, ale i zastřešení nástupišť, terasy před hlavním průčelím, náměstíčko před budovou (zde stojí památník československým legionářům s plaketou T. G. Masaryka) a opěrné zdi směrem k viaduktům. Budova je charakteristická také svou velkolepou kopulí, která sahá do výšky 40 m.
Dne 9. prosince 2018 se slavnostně otevřel nový autobusový terminál u hlavního vlakového nádraží v Šumavské ulici, který disponuje deseti autobusovými stanovišti a jednou provozní budovou s veřejnými toaletami. Projekt stavby byl spolufinancován z fondů Evropské unie a Ministerstva pro místní rozvoj České republiky. Terminál je v délce 134 metrů zastřešen. Nově vzniklá autobusová stání jsou bezbariérově spojena s železniční stanicí.