1912 konnte der Postbahnhof in Betrieb genommen werden. Das Hauptgebäude des Postbahnhofs ist 200 m lang und hat eine überdachte Fläche von 16.000 m².
Die achtbogige Halle des als Kopfbahnhof ausgestalteten Objekts überspannte 26 Gleise und 16 Bahnsteige. In ihr fanden bis zu 90 Bahnpostwagen Platz, was sie zur größten Bahnpostanlage ihrer Zeit machte. Für die Anlegung des kammförmig aufgefächerten Gleisnetzes mussten umfangreiche Geländeaufschüttungen erfolgen. Das Gleisfeld war wie beim Hauptbahnhof in eine preußische und eine sächsische Hälfte aufgeteilt. Der Postbahnhof hatte eine eigene Wasser- und Stromversorgung, für die ein mit zwei 120 PS und einem 250 PS Dieselmotor ausgestattetes Motorenkraftwerk errichtet wurde.
Im Jahre 1913 wurden im Postbahnhof  10,4 Millionen Stück abgehende und 4,8 Millionen Stück ankommende Pakete umgeschlagen. Hinzu kamen noch 36 Millionen Stück im Durchgangsverkehr.
Im Laufe der Zeit wurde der Postbahnhof ständig baulich erweitert und technisch verbessert. So wurde 1936 an der Rohrteichstraße ein großer Erweiterungsbau errichtet, der den betrieblichen Anforderungen bis zur Schließung 1994 genügen konnte. Mit der Umwandlung der Deutschen Bundespost in die Deutsche Post AG stellte diese die Bahnpost im gesamten Bundesgebiet ein und verlagerte die Posttransporte auf die Straße und in die Luft. Das denkmalgeschützte Bauensemble des Postbahnhofs steht seitdem leer.