L'édifice est situé dans le quartier de Sidi El Bachir (ex-Plateau) en plein cœur de la capitale de l'Ouest Algérien. Les travaux de construction du bâtiment actuel ont débuté en 1908, pour une entrée en exploitation dès 1913, en remplacement de l'ancienne gare, devenue inadaptée à l'afflux croissant de voyageurs.
Ce chef-d'œuvre architectural de style Néo-Mauresque fut édifié par les architectes Marius Toudoire et Albert Ballu, pour le compte de la Compagnie des chemins de fer français de l'époque (Paris à Lyon et à la Méditerranée (PLM), qui exploita la ligne Alger / Oran à partir de 1871.
L'architecture de la Gare Ferroviaire d'Oran reprend les symboles des trois religions du livre. Ainsi son aspect extérieur est celui d'une mosquée, où l'horloge a la forme d'un minaret. Les grilles des portes, fenêtres et plafond de la qoubba (dôme) portent l'étoile de David, alors que les peintures intérieures des plafonds portent des croix chrétiennes.
L'édifice est doté d'une grande coupole composante phare de l'architecture mauresque ; Nervurée à huit pans reposant sur un tambour octogonal. Son sommet se termine par un épi.
Le minaret mesure 34m50 de hauteur. Il est flanqué d'une horloge électrique à quatre cadrans de 3 m de diamètre placés à 20 m de hauteur. De forme d'une tour à base carré, le minaret comporte des petites ouvertures sur ses quatre facettes et se termine d'une tourelle couverte d'une petite coupole nervurée, rappelant les propriétés des minarets de la mosquée Sidi Bou Mediene à Tlemcen, et la mosquée du Pacha à Oran.
Toutes les ouvertures, portes et fenêtres sont encadrés d'un arc brisé outrepassé. Les portes sont à l'image des portails d'entrée richement décorés, et couvertes d'une corniche en tuile marron posées sur des corbeaux en bois reposants sur des supports triangulaires rappelant celles de la Casbah d'Alger. Les fenêtres quant à elles, elles sont alignées, allongées en hauteur et rythmiques en deux, avec une colonnade
