К сожалению, старое здание вокзала не пережило Великую Отечественную войну. В 1944 году здание было разрушено, и на его месте было решено построить новый вокзал. Работы по возведению нового здания начались в 1950 году и завершились в рекордно короткие сроки — в июле 1952 года. Проект нового вокзала был разработан архитектором Л. М. Чуприным, а строительство велось с участием всего города.
Для возведения нового здания были использованы материалы из разных регионов СССР, включая мрамор из Кавказа и Средней Азии. В строительстве принимали участие не только профессиональные строители, но и тысячи одесситов, которые помогали в рамках воскресников и внерабочего времени.