Stationshuset i Långsele är i grunden av Hällnäsmodell men har sedan det uppfördes till stationens öppnande 1886 byggts till ett flertal gånger. Den äldsta delen av byggnaden utgör idag den östra halvan av huvudbyggnadskroppen med två våningar samt vindsvåning. Redan före sekelskiftet 1900 hade denna ursprungliga stationsbyggnad försetts med lägre flygelbyggnader i både öster och väster. Den västra som kom till först hade utöver markplanet en vindsvåning och var utförd på samma sätt som tillbyggnader på andra kvarvarande hus av Hällnäsmodellen. Den östra tillbyggnaden fick i stället en annan utformning med spetsigare tak mitt på med fönster direkt under nocken på gaveln, detta kan ses än i dag.
Omkring 50 meter öster om stationshuset uppfördes 1889 ännu en stor träbyggnad intill stamplattformen. I det s.k. TR-huset fanns järnvägsrestaurangen och senare också järnvägshotellet. Huset kom senare att byggas ihop med stationshuset genom en enkel vägg med plattformstak som skapade en sammanhängande fasad mot spåren mellan de båda byggnaderna. Av väggen återstår idag endast den del närmast stationshuset hade kompletterades med utrymmen som hyste bland annat Pressbyrån och en korvkiosk i mitten av förra seklet. Även restaurangbyggnaden är riven sedan länge.
På 1920-talet förlängdes den västra flygeln av stationshuset vilket gjorde att huset fick samma längd som idag, den västra delen hade dock ännu bara ett plan utöver vindsplanet. I den här delen av byggnaden tillkom också en utskjutande del i fasaden för tågexpeditionen. Här fanns det el-med-el-ställverk som styrde stationen mellan 1945 och 1999. Det kompletterades 1997 med ett ställverk 59 som styrde ett par nya växlar vid norra bangårdsänden. Båda dessa ställverk, kallade Storstinsen och Lillstinsen, ersattes i oktober 1999 av ett nytt ställverk 85 som är placerat i ett modernt teknikhus vid änden av spår 10.