Als einer der wichtigsten Fernbahnhöfe in den Niederlanden ist der Amsterdamer Hauptbahnhof Haltepunkt der Hochgeschwindigkeitszüge Eurostar, ICE International und Thalys.
Er verbindet Amsterdam mit den europäischen Großstädten Paris, Brüssel, London, Antwerpen, Berlin, Köln, Kopenhagen, Frankfurt am Main, München und Basel. Der Bahnhof verbindet somit Amsterdam mit dem europäischen Fernverkehr, ist aber auch ein Knotenpunkt für den regionalen und städtischen Verkehr der Stadt Amsterdam und der umliegenden Region. So halten hier auch zahlreiche Busse, Straßenbahnen, die städtische Metro und die Amsterdamer Fähren.
875 bekamen der Architekt Peter Joseph Hubert Cuypers und der Ingenieur Adolf Leonhard van Gendt den Auftrag für einen Entwurf des Empfangsgebäudes. Es besteht aus rotem Backstein mit Dekorationen aus Naturstein und ist im Stil der Neorenaissance gehalten. Der etwas vorspringende Haupteingang wurde von Cuypers bewusst als „Stadttor“ (Stadspoort) mit zwei Türmen entworfen, wodurch die Reisenden den Eindruck bekommen, durch „das Tor“ die Stadt zu betreten. Die Verzierungen der Türme zeigen Szenen von dem damaligen Handel, der Industrie und der Schifffahrt.
Der Giebel zeigt das Reichswappen zwischen zwei Löwen. Darunter befinden sich vierzehn Wappen von Städten, unter anderem von Berlin, Sankt Petersburg und Paris, die damals mit der Bahnverbindung erreicht werden konnten.
An der östlichen Seite befindet sich der „Koningspaviljoen“ (Königlicher Pavillon), ein Fürstenzimmer, mit Dekorationen von Georg Sturm. Durch ein breites Tor konnten die hohen Fahrgäste mit einer Kutsche in das Innere fahren. Gegenüber dem Hauptbahnhof liegt das 1911 gegründete Smits Koffie huis. Es wurde 1972 wegen des Baues der Metro Amsterdam abgebaut, die Teile wurden eingelagert und 1980 wieder mit den alten Bauteilen aufgebaut. Außer dem Café ist dort auch das Touristenbüro VVV-Kantoor.
Das Gebäude steht heute als Rijksmonument unter Denkmalschutz und wird derzeit nach Entwürfen von Benthem Crouwel Architekten baulich erweitert.
Der Architekt Cuypers hatte zwar den Bahnhof entworfen, die beiden großen röhrenförmig anmutenden Bahnsteighallen entstammen jedoch einer Planung des Eisenbahn-Ingenieurs L.J. Eijmer. Die Fertigstellung der ersten Halle auf der Stadtseite erfolgte im Jahr 1889, die schmalere und längere Halle auf der IJ-Seite (zum Gewässer hin) wurde im Jahr 1922 fertiggestellt. Die zwischen den beiden Hallen seinerzeit offen gebliebenen Bahnsteigbereiche wurden mit einer anders ausgeführten Bauweise nach einem Entwurf von Jan Garvelink erst im Jahr 1996 überdacht.
Amsterdam Centraal wurde auf drei künstlichen Inseln gebaut und steht wegen des sandigen, feuchten Untergrundes auf rund 9000 Holzpfählen. Am 15. Oktober 1889 wurde der Bahnhof eröffnet und ersetzte damit die Bahnstationen „Willemspoort“ und „Station Westerdok“.
Im Jahre 1889 fuhren täglich 194 Züge, 1904 waren es 404 und in den 1980er Jahren 1000 Züge. Ab 1904 wurde der Platz (Plein) vor dem Hauptbahnhof (Stationsplein) zum wichtigsten Knotenpunkt für den öffentlichen Verkehr, heute: Busse, Straßenbahnen und Metro Amsterdam. Anfangs hatte der Bahnhof spezielle Warteräume für die königliche Familie und ausländische Reisende sowie Büros für Eisenbahnbeamte.
Seit 1997 wird der Hauptbahnhof umgebaut, renoviert und die U-Bahn (Metro) Noord/Zuidlijn (Nord/Südlinie) angelegt, was bis zum Jahr 2018 dauern soll.
Zu den bekanntesten ab Amsterdam Centraal verkehrenden Zügen gehörten unter anderem die Luxuszüge Riviera-Express, Rheingold, Edelweiss, Étoile du Nord und L’Oiseau bleu, die teilweise später in TEE-Züge umgewandelt wurden. Ab 2018 soll der Eurostar an diese Tradition anknüpfen und Amsterdam mit London-St Pancras verbinden (zunächst nur in der Richtung London-Amsterdam, ab voraussichtlich 2020 auch in umgekehrter Richtung).
