1976年，北京站客运服务设施现代化改造，相继建立微机制票、电视监控、行包自动检斤、制票、查询、无线通信、自动广播、引导揭示、自动查询、自动检票、计算机管理等系统。

1980年12月，北京站创建多经系统，分为多元经济和集体经济。

1998年5月-1999年9月，铁道部和北京市实施北京站抗震加固大修改造工程，实现“风格依旧、面貌一新、功能齐全、科技领先”的构想。

2004年4月，北京站的大规模的翻修和扩建工程完成。

2008年6月，北京奥运会前夕，北京站首次挂上英文站名。

2012年，北京站被列为北京市东城区普查登记文物。

2016年2月4日，北京站在全国首次启用自助验票通道，持二代身份证和蓝色车票的旅客可以“刷脸”进站。

2018年5月25日，历时5个多月的北京站与北京西站天桥景观提升工程主体工作完工。景观提升后，天桥整体与周围环境相契合，彰显北京城浓厚的文化底蕴和好客形象。

2019年10月，被国务院核定公布为第八批全国重点文物保护单位。

2021年6月25日，该站每日开行了4对途经京沈客运专线的复兴号高铁列车。

2022年4月-6月，北京铁路部门翻阅了大量历史资料，对车站内部装饰进行修缮升级，使整座车站的风格更加统一，旅客出行更加便利。10月11日，北京站开通经由北京铁路东北环线和北京地下直径线的过路高速动车组列车，这也是京哈高铁与京广高铁之间首次开行经由北京枢纽的跨线列车。

2024年1月11日起，北京站开行北京至武汉、北京至南宁东高铁列车。1月，北京站停车场已完成升级改造，日均停放数由原先不足200辆直线上升至2000辆，并增设30平米网约车候车暖心空调房，供不同时长候车旅客舒适候车。3月18日，北京市发布“2024年交通综合治理行动计划”，北京站实施进站口改造、东侧区域整治提升、西侧房屋拆迁腾退，细化地下连廊与R4线规划建设一体实施方案。6月15日7时40分，由北京开往上海的G3次列车驶出北京站。这是北京站首次开行京沪高铁列车，将进一步方便旅客就近出行。具体车次为：北京—上海G3/G26次，北京—厦门北G325/G324次，北京—青岛G209/G206次，北京—天津西G8901/G8902次。10月30日上午，记者从北京市交通委、市重点站区管委会获悉，正在进行的新一轮火车站优化提升覆盖八大火车站，共计70项任务，现已完成55项。本市正在研究推进北京站地下联通工程，力争打通铁路、地铁之间的地下换乘通道，让旅客未来在地下快速完成换乘集散。

北京站大楼坐南朝北，东西宽218米，南北最大进深124米，建筑面积71054平方米。站前广场面积4万平方米。北京火车站的设计采取集思广益的工作路线，由杨廷宝主持、南京工学院钟训正等设计的方案被选中作为工作基础，由陈登鳌及北京建筑设计院其他设计人员承担施工图设计任务。

北京站的造型采用民族形式与现代技术相结合。它在总体布局上，采用了具有中国传统建筑风格的对称结构，中央为高34米的双曲扁壳大厅，两旁钟楼高43米，东西两翼角楼高30米，既有集中，又有分散，还有南房、北房和东、西两厢的庭院式布局。

中央大厅采用了当时的新技术、新结构一一混凝土薄壳大跨度结构，又称预应力双曲扁壳。大厅的双曲扁壳是边长为35米的正方形，居于这座建筑的中心，向上隆起。扁壳前方立面，三大琉璃拱窗及其左右两座琉璃钟楼有机结合，同时在塔楼与钟楼之间以琉璃女儿墙连接起来，成为一个整体。建筑整体主次分明，体现出我国民族风格与现代技术相结合的艺术效果。

这座建筑在使用新技术、满足新功能要求的同时，建筑艺术处理充分考虑到民族文化传统。例如，立面装饰重点突出，钟楼、翼楼、三拱大窗等处采用了琉璃瓦屋顶及玻璃花饰，大厅大理石墙上打磨发亮的铝制通风花格和柱头纹样均采用了我国古青铜器纹，简洁大方。大厅的主体色调采用与外立面相协调的暖色，扁壳顶棚采用浅湖蓝色粉刷。在局部采用贴金线及彩画装饰，另外，灯具设计以古典吊灯、壁灯为主，使其在轻快明朗的同时兼具浓烈的民族特色。在材料色彩上，大部分采用浅米色面砖，在立面中心及两翼部位的柱子和花格采用白色剁斧石。

北京火车站是新中国成立10周年的献礼工程。周恩来总理提出“古今中外、皆为我用”的原则，全国的建筑界精英采用非常规的“三边”工作法（边设计、边备料、边施工），在10个月内高质量地完成了从设计到竣工的全过程。创作思路基本是自由的，并不忌讳曾经遭遇过批判的大屋顶模式，也不拒绝西洋古典或类似苏联模式，同时包含着对新结构和新形势下中国建筑的探讨。

而当时中国正处于西方的经济封锁之下，这是中国建筑师在封闭条件下进行的一次独立的现代建筑创作探索。苏联专家鲍尔特在北京站落成记者会上说：“中华民族是个了不起的民族，我认为办不到的事，你们办到了。”

2017年底，北京市城市道路养护管理中心启动了天桥景观提升试点工程，于次年5月竣工。景观提升后，天桥整体与周围环境相契合，彰显北京城浓厚的文化底蕴和好客形象。

改造前的站前天桥，老化的桥面铺装已不能提供给旅客良好的出行体验，深蓝色的电梯雨棚，色彩偏深，略显沉闷。为了使改造后天桥与西客站整体风格保持一致，采取局部与整体的无缝衔接设计，通过细节的打造实现整体的质量和景观提升。天桥将原有的桥面铺装更改为石材铺装，麻灰色的桥面与黑金沙搭配相得益彰。通透的桥面顶棚，干净透亮的扶梯雨棚，不但视野开阔，还显得高端大气。

重装后的站前2座天桥，电梯雨棚设计采用1906年的老火车站门厅造型，防抛网设计借鉴了2008年北京奥运会火炬之祥云图案，其造型独特、婉转优美，寓意祥瑞之云气。4座天桥都实施了桥体和墩柱全铝板包封的改造，即整个桥体和墩柱都包上一层铝板，耐锈蚀和美观性都有了大幅度的提高。

在完成景观提升的基础上，工程实现最大限度的旧物利用，西客站天桥全桥80%栏杆均为原栏杆利用，并保留梁底原有包封，与新增的铝扣板包封风格统一，美观的同时也节约了投资；原有电梯雨棚材质为耐力板，透光性差且易老化需经常性维修更换，现采用钢化玻璃材质，结实耐用，美观同时兼有长期的经济效益，节约了日常养护的人力物力及财力。

车站平面布局结合城市规划、流线组织和功能分区等要求，采用了以中央大厅为中心、左右分设两个内庭院的对称布局形式，并按照客流量大、流动频繁的特点，采取主体交叉的流线组织形式，使各方旅客不会出现互相干扰的情况。

北京站车站布局为纵列式，分为到发场、交接场、调车场。北京站站台为中国铁路系统内第一个设有无站台柱雨棚的车站，北京站的无站台柱雨棚覆盖面积81887平方米，柱距大约33至34米，最高高度为13米。雨棚以横跨站场、长170米的桁架为基础，通过以悬挑部分、中间下挂部分、中间上部3种形式的檩条连接波浪形的钢板，达至站台视觉通透的效果，实现包括基本站台在内的所有站台无柱。

北京站站内有大小贵宾室6个，软席候车室1个，普通候车室4个，高架检票厅候车室1个，重点旅客候车区4个。站内设有：第一候车室、第二候车室、第三候车室、第四候车室、中央检票厅、第一软席候车室、第二软席候车室、和谐号候车室、北京站商务中心、036敬老助残服务室。进站天桥2座，自动扶梯6部，直升电梯座。售票厅、国际售票处、中转签字加快各1处。车站有站台8座（一个侧式站台和七个岛式站台）。无柱雨棚79000平方米，大型地下行包库20000平方米。

北京站设16条股道和8座站台，其中两座侧式站台和六座岛式站台，共14个站台面。站台和站房间有两座天桥、两座地下通道和中央检票通廊连接。1～6站台为港湾式站台，7-14站台（8-16道）西侧引出北京地下直径线连接北京西站，东侧引出京哈铁路和京沪铁路。

北京站连接京沪铁路、京哈铁路、京承铁路、丰沙铁路、京原铁路、京广铁路、京九铁路、京广高铁等北京铁路枢纽多条线路。主要承担开往东北方向、华东地区、出境的列车（K3/K4次列车、K19/K20次列车、K27/K28次列车）运输。

截至2017年底，有102台自助售（取）票机，45个人工售票窗口。车站二楼检票大厅设有绿色通道售票窗口，方便天津短途旅客购买车票。售票厅内厅为和谐号专售区，为旅客发售20日内和谐号列车一等、二等软。所有人工窗口有微信、支付宝支付功能。

截至2019年底，北京站有售票处1座、自助取票厅2个、进站口1个、进站通道28个，候车面积12000约平方米，日常容纳1.3万旅客同时候车。

北京站站内设有报刊亭、新华书店、适时播放背景音乐。候车室有各类中外文杂志，免费阅览。候车室设有饮水处，免费为旅客提供开水。一楼大厅设有036敬老助残标准岗，备有轮椅、担架、输液架，设专人帮助重点旅客优先进站上车，为旅客提供亲情服务。候车室内设有母婴候车区，对重点旅客实行专人服务，送到坐位、服务到位，优先进站。

北京站客运职工推行首问负责制工作人员遇到每一位旅客的询问都应不支、不推、不敷衍。国际、软席候车室、中央检票厅等重点部位开展英语服务，其它服务班组根据需要推行哑语服务。候车室服务台备有服务箱，内有针线，向导签、各式改锥、扳手、钳子等小五金工具，为旅客免费提供帮助。

北京站配有全路自动广播系统，根据需要分别采用汉、英、俄、朝等语种向旅客提供广播服务。车站配有2条中继线的自动电话查询系统，可同时支持60路市电接入，负责解答有关旅客运输，列车运行，车站服务等方面的问询服务。

2019年国庆期间，北京站遇客流高峰时段，开设急客进站通道，为距开车15分钟以内的旅客提供急客服务。

2014年10月1日-10月5日，北京站总客流量超过120万人次。

2016年春运，北京站发送409.96万人次，同比增加7.77万人，增幅1.9%。国庆假期发送138.7万人次，同比6.01万人次，增幅4.5%；

2017年1月13日-2月21日春运期间，北京站共发送旅客428万人，同2016年比增加16.2万人，涨幅3.9%，日均10.7万人。

2019年暑运，北京站累计发送旅客767.6万人次，最高峰8月24日发送14.96万人次。

2021年2月7日，北京站发送旅客2.66万人次。

2023年1月21日，北京站发送3.1万人次，春运截至1月21日累计发送旅客117万人次。4月28日，北京站发送旅客10.87万人次。9月29日发送9.71万人次。

2024年5月1日，北京站发送10.7万人次。

北京站地区出租车运营范围是：东至安得利地下停车场入口以西（含毛家湾胡同）；西至103路总站（含）以东，南北延长线，含邮通街向北至北京邮政中心大门以南；南至北京站东西货场东西虚线延长线以北；北至站前街9路公共汽车站以南（含辅路），无名路北至恒基中心地下停车场出口以南（含宝辰饭店与恒基中心间通道及老钱局胡同）。

北京站广场西侧设有“即停即走”落客区，位于北京站西街南侧，紧邻火车站广场，市民自崇文门路口向东驶入北京站西街后，按交通标识指示牌的指引，可进入辅路引导线，有落客需求的车辆，可按引导沿辅路直行进入即停即走落客区；有停车需求的车辆，可按指引在辅路东镇江胡同口处进入北京站停车场。落客区长80米，共有4个车道，可同时停靠40辆送站机动车，方便市民停车送客。春节期间，有专职人员24小时加强落客区的秩序维护，为送站市民提供安全保证。

“北京火车站建筑雄伟壮丽，浓郁的民族风格与现代化设施设备完美结合，其建设速度之快、规模之大，堪称中国铁路建设史上的一个奇迹。”——《匠心营造：新中国传统建筑的传承与发展》

2009年9月，获新中国成立60周年“中国建筑学会建筑创作奖”；

2016年9月，入选首批中国20世纪建筑遗产名录；

2020年10月23日，北京站客运车间丙班被交通运输部评为“全国交通运输系统抗击新冠肺炎疫情先进集体”。

2024年10月，国铁集团、国家文物局研究公布了100件“共和国印记”见证物名单，北京站被命名为铁道建筑类见证物。

北京站位于北京市东城区毛家湾胡同甲13号。