Inaugurée en 1840 sous le nom de Gare d'Orléans, reconstruite en 1867, elle doit son nom à la proximité du Pont d'Austerlitz construit en 1807 et reconstruit en 1855. Elle est inscrite aux Monuments Historiques depuis 1997. Le hall de gare possède la particularité d'être traversé dans sa hauteur par une ligne de métro.
Pour le trafic grandes lignes, la gare de Paris-Austerlitz dessert le centre et le Sud-Ouest de la France (Orléans, Bourges, Limoges, Cahors, ...).
Pour le trafic banlieue, elle est desservie par la ligne C du RER.