早在2001年秦沈客运专线（京哈铁路秦沈段）的早期建设规划中，凌海南站、兴城西站为预留车站，等待时机、条件具备时开始建设。随着国家高速铁路网不断地完善，辽西地区高铁需求日益增强，2015年凌海市要求推进京哈铁路凌海南站扩能项目。

2015年沈阳铁路局启动京哈铁路秦沈段能力加强工程，建设凌海南站与兴城西站。凌海南站设计初期站场规模为2台4线，但因国家规划京哈高速铁路与京哈铁路秦沈段建设联络线的计划而暂缓。

2016年12月，国家发改委通过新建朝阳至京哈铁路凌海南站铁路联络线工程（朝凌高速铁路）决议。凌海南站成为朝凌高速铁路与京哈铁路的交汇点，经过设计调整，站台规模变更为2台8线，成为连接京哈铁路秦沈段与京哈高速铁路的交通枢纽。