Se construyó como un palacete neorrenacentista de estilos mudéjar y plateresco, con azulejos, ladrillos vistos y rejas. Los andenes estaban cubiertos por una gran estructura de metal y cristal. El edificio ha sido restaurado manteniendo su aspecto original.
El arquitecto Aníbal González, conocido por la Plaza de España de Sevilla, diseñó la fachada de la estación (con tres pórticos y cinco torres, dos en la entrada) basándose en un anteproyecto de Castellón Ortega. Este diseño también incluía una propuesta urbanística y el ferrocarril Jerez-Villamartín-Setenil. González también diseñó el edificio del Gallo Azul de Pedro Domecq.
Construida entre 1927 y 1931, su valor arquitectónico monumental motivó la tramitación de su protección como Bien de Interés Cultural. Las obras sufrieron parones y dos modificaciones por problemas económicos o de proyecto.
La fachada de la estación se caracteriza por una torre central con el reloj principal, flanqueada por otras cuatro torres (dos escoltando a la principal y dos en los extremos). Destacan la combinación de piedra y ladrillo, la herrería artesanal y la decoración de azulejos con alegorías locales (vino, progreso), escudos locales y regionales, incluido el de la Segunda República. Los andenes presentan decoración en dos tonos: azul y a todo color con motivos heráldicos y mitológicos.
El edificio de pasajeros y servicios, con un anexo, tiene una fachada de 90 metros y tres pórticos. Sus laterales muestran siete arcos de ladrillos rojos sobre pilares con capiteles estilizados y azulejos con motivos vegetales, antropomorfos y medallones. El piso superior presenta grupos de ventanas con antepechos que combinan ladrillo y piedra en volutas.
El antepecho es la parte superior de la fachada, que la corona, y suele ser una barandilla o murete alrededor que protege la cubierta del edificio.
Voluta es un adorno arquitectónico en forma de espiral.
Tejaroz es un alero del tejado o un tejadillo construido sobre una puerta o ventana.
Reserva de tracción a vapor junto a la estación de Jerez, donde está la actual estación de autobuses.
Para la fachada central el arquitecto utiliza piedra para los arcos y pilares con intención de darle carácter monumental. Como se puede ver en esta foto las torres fueron mutiladas en una reforma posterior, quitando el doble tejaroz de influencia nazarí. Tejaroz es un alero del tejado o un tejadillo construido sobre una puerta o ventana.
El Instituto de Estadística y Cartografía de Andalucía publica planos del proyecto de la estación de Jerez de la Frontera de 1928, dentro del proyecto de la estación de empalme en Jerez de la Frontera, de ferrocarril Jerez - Almargén de la compañía de Andaluces, realizado por el ingeniero Leonardo Nieva.