Nádraží Praha-Bubny začalo být budováno v roce 1866 z důvodu potřeby propojit mezi sebou nádraží Praha-Dejvice přes Negrelliho viadukt na dnešní Masarykovo nádraží. Provoz nádraží byl zahájen o dva roky později. V letech 1869–1873 nádraží obklopila řada dalších budov – velké depo včetně lakovny, pily a rozsáhlé dílny. Opravovaly se tu vládní salonní vozy, později vlaky pro nostalgické jízdy. Řada z těchto doprovodných objektů byla využívána až do roku 2013. Po neúspěšných pokusech o památkovou ochranu technických objektů byly stavby kromě nádražní budovy na podzim 2015 odstraněny. Dnešní nádražní budova vznikla přestavbou její starší předchůdkyně v letech 1928–1933. Samotné nádraží ukončilo provoz v roce 2022 a od roku 2023 probíhá rozsáhlá modernizace trati Praha-Bubny – Praha-Výstaviště včetně stavby nového moderního nádraží, které je přesunuto blíže ke stanici metra Vltavská.

V roce 1941 bylo v nedalekém objektu Radiotrhu Pražských vzorkových veletrhů (na místě dnešního hotelu Mama Shelter) zřízeno shromaždiště židovských obyvatel, kteří obdrželi předvolání k nástupu do transportu. První odjel z nádraží Praha-Bubny 16. října 1941 do ghetta v Lodži. V následujících letech odsud bylo vypraveno více než 70 transportů, kterými bylo deportováno téměř padesát tisíc československých Židů a osob označovaných norimberskými zákony za Židy do ghett v Lodži a v Terezíně. Poslední transport odjel v lednu 1945.

V březnu 2015 byla díky iniciativě obecně prospěšné společnosti Památník šoa Praha o.p.s. vedle budovy nádraží odhalena umělecká instalace Brána nenávratna od sochaře Aleše Veselého, která se stala monumentálním symbolem připomínajícím temnou historii tohoto místa. V září 2024 došlo k slavnostnímu otevření stezky pro pěší a cyklisty, která spojila Veletržní a Dělnickou ulici a nese jméno sira Nicholase Wintona. Ten v roce 1939 zachránil 669 převážně židovských dětí z okupovaného území Československa tím, že jim zajistil odjezd vlakem do Spojeného království. V podchodu vznikl mural s motivy sira Nicholase a zachráněných dětí, jehož autorkou je výtvarnice Toy Box.

Ministerstvo kultury České republiky zřídilo v roce 2021 příspěvkovou organizaci Památník ticha s cílem realizovat rekonstrukci budovy nádraží. Na podzim 2024 došlo k výměně vedení a přejmenování organizace na Centrum paměti a dialogu Bubny. Posláním příspěvkové organizace je uchovávat paměť obětí holocaustu a vytvořit živé místo, které spojuje minulost s přítomností prostřednictvím vzdělávacích a kulturních programů.