最早的巴黎北站于19世纪中叶由巴黎国立路桥学校（École des Ponts ParisTech）承建，该站作为北铁公司（法语：Compagnie des chemins de fer du Nord）（Compagnie des chemins de fer du Nord）的路网起点站，于1846年6月14日随着巴黎－里尔鐵路（Ligne Paris - Lille）的通车而启用。同时，在北站北部数百米处兴建了一个车厂，供列车存放和维修用。
扩建和改造
巴黎北站远眺
起初，巴黎北站只有2条路轨。到了1854年，北铁公司觉得2条路轨不够用，就打算在附近另建一个新客运站，然后从巴黎北站的主线另辟一条支线与之相连。但最终，他们决定重建北站[4]。于是，1860年，北铁公司拆毁了部分站屋以腾出空间，拆毁的石料被运到里尔，并以此为基础建起了里尔佛兰德车站（Gare de Lille-Flandres）[5]。之后，德裔法国建筑师雅克·希托夫（法语：Jacques Hittorff）（Jacques Hittorff）主持了巴黎北站的重建，重建工程自1861年5月起，至1865年12月结束，不过到1864年，不等重建完成，新的北站就投入使用了。北站重建后，面积达到了3.6万平方米，是原来的3倍。路轨数从原来的2条增加到8条，其中4条用作郊区铁路，另4条分别作为干线铁路的到达和始发用。其后，在1860年代中，奥斯曼男爵大幅修缮巴黎市容，巴黎北站也新建了一个门面。
巴黎北站投入使用后，又往周边新增了多条线路，除了固有的巴黎-里尔线之外，1861年又开通了平原－伊尔松鐵路（法语：Ligne La Plaine - Hirson）（Ligne La Plaine - Hirson），1863年又开通了巴黎－阿让特伊鐵路（法语：Ligne Paris-Saint-Lazare - Ermont-Eaubonne）（Ligne Paris-Argenteuil via Ermont）。客流量亦增长迅速，从1875年至1885年，客流量从600万增加到700万，相应的，路轨数目也从8条增加到1875年的13条，再增加到1889年世界博览会期间的18条。而车站内部也进行了重整，多个候车大厅和运输处被移除，站屋额外扩建了两翼[6]。轨道和站台被重新分配：1~5号轨道供巴黎-里尔线远郊车上落和干线列车始发，6~9号轨道供往返蓬图瓦兹（Pontoise）的远郊车上落，10~13号供伊尔松线远郊车上落，10~16号供干线列车到达，17和18号供近郊轻轨电车上落[7]。
1943年的巴黎北站
到了1900年世界博览会期间，随着客流增长，巴黎北站的轨道数增加至28条，于是轨道和站台再度被重新分配：1~5号轨道供干线列车始发，6~13号供北郊和西北郊（比如蓬图瓦兹）远郊车，14~19号供干线列车到达，20~24号供东北郊（行走伊尔松线）远郊车，25~28号供轻轨电车和环城铁路（Ligne de Petite Ceinture）[8]。
和巴黎其它火车站一样，巴黎北站的规模面对不断增长的交通显得日益局促，于是，在1930年代和1960年代，该站又先后两次扩建。1934年，在北站的北部大规模的施工，兴建了多个立体交叉，线路网得到重新布局，以分流来自和开往各地的列车，同年，在北边兴建了一个新车库（法语：Dépôt des Joncherolles），存放远郊车。1960年代，北站路网进行了电气化改造，配备了25千伏50Hz交流电，相应的，个别站台长度被延长至400米[8]。1970年12月8日，随着北站路网最后一条远郊铁路完成电气化，巴黎郊区路网彻底告别了蒸汽机车[9]。
地下站台施工使得地面列车的运作也做了相应调整：在马嘉德桥（Pont-Marcadet）和平原电车站（La Plaine-Tramways）附近的小停靠站被关闭；行走圣旺－船坞鐵路（法语：Ligne de Saint-Ouen-les-Docks）（Ligne de Saint-Ouen-les-Docks）的列车不再进入巴黎北站，而是只开到圣旺；通往巴黎环城铁路的连接线也被弃用[11]。到了1980年12月14日，开往米特里（Mitry）和戴高乐机场的远郊车改到34~36号路轨发车[12]，1982年7月18日，开往奥瑞城（Orry-la-Ville）的远郊车亦改到31~33号路轨发车，而这两条远郊线最终成为了未来RER B线和RER D线的线路北半部。
26民族（Nation） → 圣拉扎尔火车站（Gare Saint-Lazare） 43 火车北站（Gare du Nord） → 讷伊-巴加泰勒（Neuilly-Bagatelle） 48莱利拉门（Porte de Lilas） → 王宫-卢浮宫（Palais Royal - Musée du Louvre） 54欧贝维利耶门（Porte d'Aubervilliers） → 加布里埃尔·佩里（Gabriel Péri）
Gare du Nord 火车北站
巴黎北站东侧 （公交站场内）
38 小教堂门（Porte de La Chapelle） ↔ 奥尔良门（Porte d'Orléans） 39 火车北站（Gare du Nord） ↔ 伊西-瓦桑兄弟（Issy - Frères Voisin） 42 火车北站（Gare du Nord） ↔ 乔治·蓬皮杜欧洲医院（Hôpital européen Georges-Pompidou） 43 火车北站（Gare du Nord） ↔ 讷伊-巴加泰勒（Neuilly-Bagatelle） 46 火车北站（Gare du Nord） ↔ 万塞讷城堡（Château de Vincennes） 48王宫-卢浮宫（Palais Royal - Musée du Louvre）/火车北站（Gare du Nord） ↔ 莱利拉门（Porte de Lilas） 350火车东站（Gare de l'Est） ↔ 鲁瓦西枢纽（Roissypôle）
Gare du Nord 火车北站
巴黎北站东侧 （公交站场外）
35火车东站（Gare de l'Est） ↔ 欧贝维利耶市政府（Mairie d'Aubervilliers） 48皇宫-卢浮宫博物馆（Palais Royal - Musée du Louvre）/火车北站（Gare du Nord） ↔ 莱利拉门（Porte de Lilas） 302火车东站（Gare de l'Est） ↔ 拉库尔讷沃-六路（La Courneuve - Six Routes） 火车东站（Gare de l'Est） ↔ 维勒帕里西-新米特里（Villeparisis - Mitry-le-Neuf）
Rue de Dunkerque 敦刻尔克路
敦刻尔克路 （自北向南单向设站）
35欧贝维利耶市政府（Mairie d'Aubervilliers） → 火车东站（Gare de l'Est） 38 小教堂门（Porte de La Chapelle） → 奥尔良门（Porte d'Orléans） 39 火车北站（Gare du Nord） → 伊西-瓦桑兄弟（Issy - Frères Voisin） 46 火车北站（Gare du Nord） → 万塞讷城堡（Château de Vincennes） 350鲁瓦西枢纽（Roissypôle） → 火车东站（Gare de l'Est） 维勒帕里西-新米特里（Villeparisis - Mitry-le-Neuf） → 火车东站（Gare de l'Est）
La Fayette - Saint-Quentin - Gare du Nord 拉法耶特-圣康坦-火车北站
30特罗卡德罗（Trocadéro） ↔ 火车东站（Gare de l'Est） 31火车东站（Gare de l'Est） ↔ 戴高乐-星形（Charles de Gaulle - Etoile） 56克利尼昂库尔门（Porte de Clignancourt） ↔ 万塞讷城堡（Château de Vincennes） 里昂火车站（Gare de Lyon）（巴黎内环线）（Circulaire intérieur） 里昂火车站（Gare de Lyon）（巴黎外环线）（Circulaire Extérieur） 圣旺市政府（Mairie de Saint-Ouen） ↔ 快铁贝尔尼十字架站（La croix de Berny RER） 火车东站（Gare de l'Est） ↔ 萨塞勒-圣布里斯站（Gare de Sarcelles - Saint-Brice）
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