หัวรถจักไอน้ำโบราณ อายุเกือบ 100 ปี ที่บ่งบอกถึงเรื่องราวการคมนาคมในยุคก่อน ซึ่งถือเป็นยุคแรกเริ่มของการเดินรถไฟ โดยเมื่อวันที่ 24 มกราคม พ.ศ. 2450 สถานีรถไฟพิษณุโลกได้เปิดการเดินรถไฟด้วยรถจักรไอน้ำ เส้นทางพิษณุโลก-กรุงเทพฯ เพื่อขนส่งผู้โดยสารและสินค้า โดยการนำข้าวไปขายที่กรุงเทพฯ เป็นจำนวนมาก และเมื่อ พ.ศ. 2462 สมัยรัชกาลที่ 5 ได้นำหัวรถจักไอน้ำ รุ่น E-Class หมายเลข 181 มาใช้เป็นครั้งแรก ซึ่งปัจจุบันหัวรถจักดังกล่าว ก็คือ หัวรถจักไอน้ำที่ตั้งตระหง่านอยู่บริเวณหน้าสถานีรถไฟพิษณุโลก แห่งนี้

 

สถานีรถไฟพิษณุโลกหลังแรก สร้างขึ้นพร้อมกับทางรถไฟสายเหนือ และตั้งอยู่บริเวณถังดำ หรือถังประปาเติมน้ำรถจักรในสมัยนั้น ซึ่งอยู่บริเวณทางทิศใต้ของสถานีในปัจจุบัน ภายหลังสถานีรถไฟพิษณุโลก ถูกทหารญี่ปุ่นโจมตีทางอากาศ ด้วยการยิงปืนกล และทิ้งลูกระเบิด พังเสียหายจนไม่สามารถใช้การได้อีกต่อไป
สถานีรถไฟพิษณุโลกหลังปัจจุบัน จึงถูกสร้างขึ้นมาทดแทน ภายหลังสงครามโลก ครั้งที่ 2 เมื่อปี พ.ศ. 2488 และยังใช้งานจวบจนถึงปัจจุบัน สถานีรถไฟพิษณุโลก อยู่ห่างจากสถานีรถไฟกรุงเทพฯ เป็นระยะทางราว 389 กิโลเมตร นอกจากนี้ยังเป็นสถานีรถไฟอันดับ 1 เนื่องจากมีปริมาณรายได้จากการโดยสารมากที่สุดในสมัยนั้น ถือเป็นสถานีสำคัญในการเดินรถไฟ และเป็นที่ตั้งของแขวงเดินรถ อีกด้วย
ความสำคัญของเส้นทางรถไฟสายนี้และการกำหนดเส้นทางให้ผ่านพื้นที่ในบริเวณมณฑลพิษณุโลก เนื่องจากรัฐบาลในสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ขณะนั้นประสบปัญหาทางการเมืองและเศรษฐกิจ เนื่องมาจากการขยายอิทธิพลของจักรวรรดินิยมอังกฤษ และฝรั่งเศส ในบริเวณภาคเหนือตอนล่าง โดยทั้งสองประเทศมีความต้องการที่จะแสวงหาเส้นทางคมนาคมไปสู่มณฑลยูนนานในภาคใต้ของประเทศจีน โดยเฉพาะอังกฤษ มีโครงการที่จะสร้างเส้นทางรถไฟต่อเชื่อมระหว่างอินเดียกับจีนตอนใต้ ผ่านพม่าและบริเวณภาคเหนือตอนล่างของประเทศไทย ด้วยเหตุดังกล่าวทำให้รัฐบาล ส่งนายแฮร์มัน เกิ๊ธ เจ้ากรมรถไฟเดินทางไปสำรวจเส้นทางรถไฟสายเหนือ และเลือกตัดเส้นทางรถไฟสายเหนือ จากปากน้ำโพผ่านพิษณุโลก อุตรดิตถ์ ลำปาง ลำพูน ถึงเชียงใหม่ รวมระยะทางทั้งสิ้น 450 กิโลเมตร ที่ผ่านพิษณุโลกโดยหวังผลตอบแทนทางเศรษฐกิจจากรถไฟ