Krajobraz architektoniczny ulicy jest dość zróżnicowany. Sąsiadują tutaj ze sobą domy mieszkalne o różnej skali i stylistyce. Najstarsze budynki wzniesiono w stylu klasycznym – zazwyczaj o prostych, symetrycznych fasadach i skromnej dekoracji. W ostatniej ćwierci XIX w. zaczęto stawiać domy w tonacjach neorenesansowych, manierystycznych i neobarokowych. Najokazalsze kamienice powstały w pierwszym piętnastoleciu XX w. Wznoszono je w stylach zrywających z historyzmem – secesji i wczesnego modernizmu. W latach 1886–1889 wzniesiono budynek Dyrekcji Kolei Wschodniej, który był najokazalszym obiektem użyteczności publicznej nie tylko przy ulicy Dworcowej, ale również w całym mieście.
Przy ulicy swoje dzieła zostawiło wielu bydgoskich i berlińskich architektów. Jednak w odróżnieniu do ulicy Gdańskiej, gdzie aż 29 realizacji jest autorstwa dwóch architektów (Święcickiego i Weidnera), przy Dworcowej zostawili oni zaledwie cztery swoje dzieła.
Najokazalsze kamienice czynszowe w typie wielkomiejskim znajdują się w południowej pierzei ulicy, w środkowej i tylnej jej części. W rejestrze zabytków znajdują się dwa obiekty położone przy ulicy Dworcowej.