Budynek utrzymany jest w stylu modernizmu. Elewacja była kilkakrotnie przebudowywana. Pierwotnie wykonana była z cegły klinkierowej. Charakterystyczna wieża była ozdobiona sporych rozmiarów zegarem i zwieńczona typowym dla tego stylu masztem flagowym. Po przebudowie elewację otynkowano i obłożono błękitnymi płytami, unowocześniając wygląd stacji, natomiast z wieży zdemontowano maszt i wymieniono zegar. Podczas ostatniej zmiany elewacji zdjęto ww. płyty i odsłonięto w niektórych miejscach cegłę klinkierową.
Budynek połączony jest z peronami dwoma bezkolizyjnymi przejściami podziemnymi. Trzy perony pasażerskie dworca w Bytomiu to perony wysokie. W 1929, wraz z budynkiem dworca, wybudowano halę peronową nad peronami 2, 3 i 4, o wymiarach 39,5 m na 140 m. Jej konstrukcję stanowią trójprzegubowe ramy stalowe typu „de Dion”, zamknięte dwuspadowo, zbudowane z blachownic. Natomiast peron 1 przykryty jest wiatą.