Станция открыта в 1919 году в составе линии Агрыз — Воткинск. В 1945 году на станции создано отделение перевозок и паровозного хозяйства. Изначально вокзал располагался в километре от того места, где он находится сейчас, и назывался Казанским. Ныне на месте старого Казанского вокзала находится грузовая станция. На современном месте вокзал открыт в 1954 году.
23 мая 1977 года с Ижевского вокзала в столицу СССР отправился первый скорый поезд «Удмуртия». В 1990 году станция была электрифицирована переменным током вместе со всей линией Ижевск — Агрыз.
В ноябре 2003 года было принято решение о реконструкции Ижевского вокзала, что стало одним из масштабных совместных инвестиционных проектов Горьковской железной дороги. Так как архитектурные стили зданий 1952-го и 1971-го годов соответствовали эпохам своей постройки и отличались друг от друга, было принято решение привести вокзальный комплекс к единому облику. В результате реконструкции Ижевский вокзал предстал в новом образе. Цоколь и полы здания выполнены из гранита, материалом фасада и внутренней отделки стен стал мрамор. На фасаде здания размещён государственный герб Удмуртской Республики и эмблема РЖД, а также вокзальные часы.
В 2009 году после реконструкции сдано в эксплуатацию здание пригородного вокзала