Construído em 1914, o edifício atualmente ocupado pela Estação Pinacoteca foi concebido para abrigar armazéns e escritórios da Estrada de Ferro Sorocabana que, com seus 108 quilômetros de extensão, interligava São Paulo a Sorocaba. Com a conclusão, em 1938, de novas instalações da companhia ferroviária, o edifício, projetado pelo arquiteto Ramos de Azevedo, foi colocado à disposição do Estado. Após reformas, o edifício passa, em 1939, a abrigar o Departamento Estadual de Ordem Política e Social (Deops) de São Paulo, órgão de repressão política que teve o ápice de suas atividades durante o regime militar (1964-1985). Após o fim do regime e a extinção do órgão, o edifício passa a abrigar a Delegacia de Defesa do Consumidor (Decon), até 1997, quando seu controle é transferido para a Secretaria de Estado da Cultura. Por sua importância histórica e arquitetônica, o prédio é tombado como um bem cultural, em 1999, pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Artístico, Arqueológico e Turístico do Estado de São Paulo (Condephaat).
Atualmente, o edifício está reformado e apresenta salões amplos e de condições museológicas de excelência. O projeto de reestruturação, de autoria do arquiteto Haron Cohen, foi implementado entre 1997 e 2002. Em janeiro de 2004, foi inaugurada a Estação Pinacoteca, o novo espaço da Pinacoteca do Estado. Totalmente restaurado e dotado das melhores condições técnicas, o prédio, de cinco andares e com cerca de 8 mil m² de área, renasce com uma nova proposta de utilização, voltada para o aprimoramento da vida cultural da cidade. Com diversos espaços expositivos e reserva técnica, a Estação Pinacoteca abriga parte do extenso programa de exposições temporárias da Pinacoteca do Estado. A Estação Pinacoteca também abriga um Centro de Documentação e Memória, que tem como objetivo a constituição, preservação e pesquisa de um acervo documental sobre a história da Instituição, e a Biblioteca Walter Wey – centro de pesquisa especializado em artes visuais. O espaço conta, também, com o Auditório Vitae e instalações para atividades culturais e educativas, além de sediar convênios com outras instituições artísticas, como a Fundação José e Paulina Nemirovsky, detentora uma das mais notáveis coleções de arte modernista brasileira.
Na Estação Pinacoteca também está instalado o Gabinete de Gravura Guita e José Mindlin, espaço voltado para preservar, divulgar, promover e refletir sobre a gravura brasileira, com mostras temporárias de seleções do importante acervo de mais de gravuras da Pinacoteca, além de exposições de outras coleções. Está prevista, ainda, a instalação de um Ateliê de Impressão – destinado a projetos de artistas –, de uma Reserva Técnica associada a uma Sala de Consulta para público especializado e de novos espaços expositivos e educativos.
