De eerste twee spoorlijnen van Nederland hadden Amsterdam als eindbestemming. De eerste was de lijn Haarlem-Amsterdam, in 1839 geopend door de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij (HIJSM). Het Amsterdamse station, vernoemd naar herberg d'Eenhonderd Roe, stond ongeveer 400 meter buiten de Willemspoort. De lijn liep langs de Haarlemmer trekvaart. In 1842 kreeg de lijn een nieuw eindpunt, nu vlakbij de Willemspoort.
De tweede lijn was de Rhijnspoorweg naar Utrecht, die in 1843 werd geopend. Die lijn had een station buiten de Weesperpoort. Eigenaar was de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij.
Om die lijnen met elkaar te kunnen verbinden, ontstond in de jaren 1860 de behoefte aan een centraal station. Over de locatie daarvan is door de landelijke overheid en de stad Amsterdam jaren geruzied. Men twijfelde over een station aan de zuidkant van de stad, maar uiteindelijk stemde de gemeenteraad in met de voorkeur van premier Thorbecke voor een plek aan het IJ. In 1872-1877 werden drie eilanden aangeplempt; op het middelste verrees in 1881-1889 het Centraal Station. Voor goederenoverslag werd een groot emplacement aangelegd in de oostelijke Rietlanden. Station Willemspoort werd al in 1878 gesloopt.
In 1874 was de lijn Amsterdam-Amersfoort geopend, met een tijdelijk station op het Oosterdok. Die lijn was aangelegd door de HIJSM.
De HIJSM en de Staatsspoorwegen (inmiddels eigenaar van het Rhijnspoor) gingen vanaf 1917 samen verder als Nederlandsche Spoorwegen, NS.
Door de opening van het Centraal Station werd het Weesperpoortstation minder belangrijk: men kon vanaf CS rechtstreeks naar Utrecht reizen. In 1939 werd het vervangen door het zuidelijker gelegen Amstelstation. Dat station maakte deel uit van de Spoorwegwerken Oost, waarbij de oostelijke spoorlijnen op een dijk kwamen te liggen en de (hinderlijke) gelijkvloerse spoorwegovergangen werden vervangen door viaducten.