Der im Jahr 1858 errichtete Bahnhofsbau zeigt sich als annähernd symmetrische Anlage, die in den Formen des romantischen Klassizismus sehr regelmäßig gestaltet ist. Der Mittelbau erhebt sich dreigeschossig zwischen den beiden nur eingeschossigen, traufseitig angefügten Anbauten und zeigt zur Stadt hin eine ruhige Fassadengliederung aus rundbogig abschließenden Fenstern mit profilierten Laibungen, die im Erdgeschoss die drei Türöffnungen aufnehmen und im zweiten Obergeschoss in ein fünfteiliges Fensterband übergehen. Hauptbau und Seitenflügel sind in Sandsteinquadermauerwerk errichtet und werden von flach geneigten Satteldächern abgeschlossen. Das mit dem Bahnhof in Dieburg baugleiche Gebäude ist als Zeugnis der wirtschaftlichen Entwicklung Babenhausens aus geschichtlichen, aufgrund seiner dominanten Position am Straßenkopf auch aus städtebaulichen Gründen als Kulturdenkmal geschützt. Zum Denkmalumfang gehören zudem auch die Bahnsteigüberdachungen in Eisenkonstruktion.

Zugehörig auch das südwestlich der Hindenburgstraße auf dem Bahndamm gelegene Bahnsozialgebäude. Im Zuge der Umbaumaßnahme der Gleishöherlegung errichtet, die 1914 begonnen wurde, aber unterbrochen durch den Ersten Weltkrieg, erst ab 1925 durchgeführt und 1928/29 fertiggstellt wurde. Das Sozialgebäude liegt achsial zum Empfangsgebäude und wurde als Klinkerbau mit erhöhtem Mittelteil und Flachdach ausgeführt. Der Wechsel im Klinkermaterial lässt auf eine nachträgliche Aufstockung schließen. Als Zweckbau streng funktional gestaltet. Einzig die senkrecht gestellten Klinkerlagen im Sockelbereich und in den Tür- und Fensterstürzen und die leicht vorspringenden Gesimse an den Eckbauten beleben die Fassaden. Die Fenster im Erdgeschoss sind heute verschlossen. Durch die Betonung der Horizontalen und durch die Gestaltung der Klinkerfassaden ein typischer Zweckbau der 1920er Jahre.