Het oorspronkelijke GOLS-station in Doetinchem uit 1885 was al diverse keren grondig verbouwd. In 1916 werd een gedeelte tegen de linkerkant van het gebouw geplaatst, terwijl aan de rechterkant een grote goederenloods tegen de bestaande loods werd aangebouwd. In de jaren zeventig wordt de stationshal ingrijpend verbouwd, en krijgt het gebouw een nieuwe ingangspartij. Door al deze verbouwingen werd het station er niet bepaald fraaier op. De grote goederenloods raakt zijn functie kwijt, als in 1972 het goederenvervoer in Doetinchem stopt. In 1983 worden zowel het station als de goederenloods gesloopt.
In 1983 werd het nieuwe stationsgebouw, één van de eerste ontwerpen van architect Kilsdonk, in gebruik genomen. Het gebouw is bestaat uit vier delen die onderling verschillend van hoogte zijn. Bij drie van de vier delen liggen brede dakdelen met een hoge betonnen rand.. Hierdoor lijkt het dak uit dikke betonblokken te bestaan, waardoor het er erg massief uitziet. Het was de bedoeling om in de dakdelen daktuinen aan te leggen, maar dit is echter niet zo'n succes gebleken. Vooral van onderen is goed te zien dat het massieve dak slechts een dikke rand is. De dakdelen worden ondersteund door betonnen wanden. Deze wanden zijn betegeld met Portugees graniet. Ook het vierde bouwdeel, is met dit graniet betegeld. Dit hoge, gesloten blok is de drager van de stationsklok. In schril contrast met het massieve beton bestaan de overige geveldelen uit glazen puien in een blauwkleurig stalen frame.
Het station lag jarenlang erg ongunstig, mede omdat het busstation aan de andere kant van het centrum lag. Totdat Syntus vanaf het einde van de jaren negentig het streekvervoer én de treindienst in de achterhoek ging verzorgen. Aanvankelijk moesten doorgaande treinreizigers in Doetinchem overstappen, omdat alleen het gedeelte tussen Doetinchem en Winterswijk door Syntus werd verzorgd. Tussen Doetinchem en Arnhem reed men weer verder met de NS. Deze hinderlijke overstap verviel in 2001. In 2002 werd gestart met de bouw van een nieuw busstation, achter het treinstation. Doetinchem is daarmee een belangrijk vervoersknooppunt in de Achterhoek geworden.