2003年6月13日，铁道部高速办约见南京市政府，通报京沪高铁的最新进展。铁道部改变主意，放弃原先倾向的北线方案，采用了南线方案。坚持了这么些年，南北之争就此落幕。南京终于全面启动高铁移到城市南部的工作。而北线方案也没白做，后来这里建了沪宁高铁。如果没有超前控制，可想而知，两条铁路沿线的拆迁量会有多庞大。有了十几年的准备，南京胸有成竹。规划部门立即成立“京沪高速铁路规划工作领导小组”，仅用一周时间就完成了《京沪高速铁路南京段有关情况汇报》，阐述了南线方案概要，以及影响、对策。然而线路走向敲定，争执却远远没有结束。原本铁道部打算用传统的夯土方式，从地面走铁轨。夯土方式的缺点，一条铁路硬生生就将两边的空间隔开了。南京城北就是典型的例子，车站及铁路以南很繁华，可是以北地区则发展的较为缓慢。南部新城正是城市发展的新方向，不能再人为筑起一道“城墙”将主城与江宁割裂开来，南京方面提出：必须采用全线高架的方式。

2006年，铁道部在北京举行了一次方案审查会，铁道部公布了自己的论证方案，方案里仍是地面铁路线，南京方面则坚持建高架。从2006年到2008年间，南京市规划局几乎每个月至少有人进京一次，一遍遍表达南京的观点。

2006年12月，南京南站包括黄金山在内6平方公里的区域第一轮内规划设计正式启动。根据铁道部建设火车站的惯例，南京南站的站房设计由铁道部负责完成，站房之外的站区规划由南京当地自己解决。经过多轮国际方案的评选，站房设计由铁四院和北京建筑设计院承担，而站区规划设计，则由德国杜罗公司、英国阿特金斯公司、东南大学建筑设计研究院和南京交通设计研究院四家共同完成。但在南京方面的论证和协调下，双方合作整体设计，并将原先的水平换乘改为垂直换乘，大大缩短了乘客换乘的距离和时间。

2007年9月，南京铁路建设投资有限责任公司在南京成立，京沪高铁进行公司化运作，沿线所有省份都是高铁的股东，而南京是唯一一个以省会城市的身份作为股东的城市。

2008年1月9日，南京南站正式进入开工建设阶段，这也是京沪高铁江苏段最先开工段。

2008年3月，铁道部终于决定采纳高架方案。但是铁道部拿出的南京南站地下空间使用方案只预留近6万平方米，中间只有156米宽，只有地铁通进来，除了南京地铁1号线和南京地铁3号线的换乘厅，以及设备房和出站通道，其余部分全部用高填土填起来，其它换乘方式只能在车站外围。如果从长途汽车站下车后来坐高铁，直线距离是300多米，但是实际要走1200多米。南京方面立即组织了几轮规划论证，来说服铁道部改变原来的方案。南京南站地区是丘陵地区，承载条件较好，基岩比较浅，地下20米就可以打到持力层。从成本上计算，地面12.4米做架空空间，成本和高填土方案成本基本接近，但地下空间达到24万平方米。经过论证，铁道部赞成了这个方案。

2008年8月前，南京南站的规划设计方案最终尘埃落定，南京规划局坚持的四条意见全部被铁道部采纳，这四条意见是：交通的零换乘；充分开发地下空间，完善公共服务配套设施；实现快进快出大交通格局；按程序审批。特别是前面三条意见，让南京南站的设计理念领先全国。就在这份规划方案敲定之前，北京南站开通，落后的交通换乘方式让公众诟病，上海的虹桥站也是如此。南京南站被真正实现了零距离换乘，南部新城总规划师、东南大学建筑学院副院长段进感慨万千，“我接触高铁站的规划十几个，做得最好的就是南京南站了，通过上下垂直通道，换乘很方便。”段进称，他带了一些国外交通专家到南站进行了参观，大家都非常认同该站的“零换乘”方案，“同时，南京南站引领国际的还有“小地块密路网”模式，全世界80多个国家对此进行了统计，发现这种模式不会堵车，非常利于交通组织，而南京南站所在的南部新城就采用了该模式。

2009年，江苏省政府召开会议，开始推广南京南站的规划和建设经验，要求全省所有的地级市必须建成一个交通综合枢纽，实现乘客的零换乘。而铁道部在未来对站房的规划设计中，也在推广这样的做法。

2011年2月20日，南京南站工程主体结构封顶。6月28日，南京南站、北广场及南京地铁南京南站正式启用。

2012年1月8日，南京南站为旅客提供各种义务服务的“美善空间”服务工作室正式投入运行。

2015年1月，南京南站南广场落客平台正式启用。

2019年1月5日调图之后，G15次高铁成为首个跨越南京南站的列车。4月10日，G21次列车代替G15次列车跨越南京南站。11月12日起，南京南站启动电子客票应用实施推广工作，“取票”这一环节将成为历史。

2020年1月19日，南京南站实施铁路到达旅客换乘地铁单向免安检，这是继1月17日南京站实施铁路换乘地铁单向免安检后，南京市第二个综合交通枢纽实施单向免安检换乘方案。4月30日，铁路南京站在南京南站候车大厅建立的以展示铁路文化为主要内容的“旅游景点”正式对广大旅客开放使用。该“旅游景点”以时间为主轴，重大事件为节点，四幅工艺漆版画为主体。7月28日，宁安城际（南京南-安庆间）推出“铁路e卡通”产品。

2021年6月25日调图之后，G25次列车代替原G21次列车成为全路运营的图定日常线、图定周末线唯一一趟跨南京南站不停站列车。

2022年7月9日凌晨5点，经过300多名建设者5小时的紧张施工，南沿江城际铁路与南京南站联通的最后一组道岔插铺完成，为南沿江城际铁路顺利开通奠定了基础。8月26日凌晨，由南京铁路枢纽指挥部负责建设的南沿江城际铁路南京南站站场改造轨道工程全面完工。为下一步南沿江城际铁路引入南京南站奠定了基础。9月19日，由濮阳东站开往上海虹桥站的G3251次、由上海虹桥站开往濮阳东站的G3252次高铁列车首发，沿途停靠南京南站。

2023年8月16日上午8时，G55301次列车从南京南站出发，沿着沪宁沿江高铁驶向太仓站方向进行列车运行图参数测试，转入试运行阶段，全线开通运营进入倒计时。9月28日，沪宁沿江高铁开通运营。

南京南站主站房秉承“古都新站”的理念，设计成仿明朝宫殿式建筑，以中国古典建筑构成元素为基础，柱廊、斗拱、双重屋檐，方正刚毅的直线和简约优雅的曲线营造出传统建筑的壮美神韵和现代化铁路车站的恢弘气势，完美的体现了古都南京浓郁的地域风格和特有的尊贵气质。

南京南站南北两侧主要入口分别采用了八根和六根高大的列柱作为空间构成元素，既突出了建筑的庄重感，又形成了强烈的视觉冲击。北入口六根立柱寓意“六朝古都文脉”，南入口八根立柱寓意“笑迎八方宾朋”。玻璃幕墙采用黄铜镂花的传统吉祥纹样作为装饰构件，疏密有致的传统纹样与简洁庄重的木构穿插组合，与玻璃、铝板等现代材料有机结合，为建筑赋予了浓厚的文化韵味。

南京南站将“山水城林”的和谐意境融入现代交通建筑中，屋顶挑棚的方正质朴，列柱空间的巍峨大气，都给人以历史时空的纵深体验；城墙肌理的外墙形式、层层叠叠的檐下空间、柱顶交织的穿插木构，使建筑形态与城市特质的深层契合，赋予南京南站浓厚的地域风格和独特气质。站台雨棚采用片状组合型式，顶部设侧向的通风和采光带，既可避免阳光直射，又能获得柔和的自然光线，形成美仑美奂的光影效果。

南京南站有15个候车厅、3个站场、15个站台，整体东西宽度450米，总高59.96米；站房屋顶南北最长451米，东西最大宽度211米，面积近10万平方米；二层平台为站台层，长660米，宽450米，高12.5米；三层平台为主候车厅，候车大厅南北长417米、东西宽156米，总面积5.8万平方米，高22.4米；站房顶部“南京南站”4个红色汉字单字大小为8米×8米，面积64平方米。

南京南站主站房由支撑钢柱、站台层劲性钢结构、候车层平面箱形桁架结构和屋盖钢网架组成，占地面积约65000平方米，钢结构总面积约220000平方米。总共40000件钢件结构，全部由南京中建公司制作；南京南站主站房用钢重量约为80000吨，加上无柱雨篷、附属工程用钢，用钢总量约为110000吨。无站台柱雨棚上设有太阳能光伏发电系统近100000平方米。

南京南站是一个“桥建合一”的站房，买票、候车、出站、上车都在一个立面上，但不在一个层面上。站房共分五层，地上三层，地下两层。

地下二层为地铁站台层，地铁1号线、3号线南北贯通同台换乘，地铁S1号线、S3号线东西贯通同台换乘。

地下一层为站房设备、地铁站厅、商业开发层及市政配套车库。

地面一层集散层，出站及综合交通方式换乘区域都在这层，四角分别设有配楼，包括出租车场站、公交场站、南京汽车客运南站、铁路售票处等，广场东西两侧有出租车停车泊位730个，社会车停车泊位2348个。

地上二层为站台层，28条铁轨从此层通过，为旅客的到发区域，同时设置有北进站广厅、贵宾区，也包括1个铁路售票处。

地上三层为候车层及送站平台，并设有客服商业夹层，共有56个检票口、100多个的自动检票机，大厅四个角落各配了1个售票处。

南京南站地面层为换乘广场，广场中心区域有南京地铁1号线、南京地铁3号线、南京地铁S1号线和南京地铁S3号线的进出站口；南北两侧为公交上客区，东西两侧各设出租、社会车的上客区；广场南侧还有一个机场快客停靠带，可直接去禄口机场。考虑到南北广场客流量的分布情况，公路客运南站设在北广场，占地5万平方米，市民在这里可实现铁路、公交、地铁、长途客车和机场大巴的“零距离”换乘。

南京南站为缓解交通压力，车站设计了长途客车单向行驶车道和公交车专用疏散通道。南京南站通过四条道路（南京绕城高速公路、南京机场高速公路、双龙大道、宏运大道）与外界相联，在南京南站核心范围内形成两纵两横快速路网。南京南站内部建立五纵四横主干路，并在广场四个角设立大转盘疏散车辆。此外，在玉兰路、宏运大道、明城大道、绿都大道、双龙大道上设置公交干线。

截至2022年，南京南站设有15座站台，其中侧式站台2座，岛式站台13座，共28个站台面，28条股道，包括6条正线在内全部为到发线。南京南站共有三个站场，并分别设了三个不同信号楼，其中1～10站台及站线为京沪场，引入京沪高速铁路；11～22站台及站线为宁杭、宁蓉场，东侧引出宁杭高速铁路，西侧引出宁蓉铁路，其中21和22站台也供仙宁铁路（沪宁城际铁路连接南京南站的联络线）的跨线列车停靠；23～28站台及站线为宁安场，西侧引出宁安高速铁路，东侧引出仙宁铁路至仙林站连接沪宁城际铁路。未来将引入沪蓉沿江高速铁路（在建）、江苏南沿江城际铁路（规划）等线路。

南京南站的地上三层设有客服商业夹层，共有56个检票口、100多个的自动检票机，大厅配备了4个售票处，分别位于大厅的四个角落。

2020年春运前夕，南京南站进一步升级自助售取票机和进出站闸机，对持港澳居民来往内地电子通行证、台湾居民来往大陆电子通行证等3种证件乘坐动车组列车的旅客，可在自助售取票机上办理业务，也可自助刷证检票。

客服中心是南京南站对外的窗口，可以解决问询、行李托运、红帽子服务、失物招领、医疗咨询。此外客服中心还可以站内改签，错过车不用出站人工改签，直接在候车室的客服中心改签即可。

旅客的行李过多不方便带上高铁，可以联系“红帽子”帮忙提上车。费用：大件20元/件（10kg以上的大件行李；小件10元/件）

南京南站内寄送物品主要有三种方式：中铁快运、顺丰快递、高铁快递，可以根据自身需求办理。其中高铁快运最快，一般当天就可以送达。另外还有一个“特定达”项目，可根据旅客需求在几点前到达，价格稍高。

南京南站的医疗服务站每天8:00至17:30均有医生坐诊，如遇身体不适可就近就医看诊，此外还有售药站全天开放。

2020年春运中在南京南站试点实施进站口寄递服务，旅客可通过自助寄存柜寄递不方便随身、随车携带的物品，切实解决乘火车“限带品”流转“最后一米”的服务难题。

南京汽车客运南站旅游集散中心坐落于南京南站北广场，是南京旅游集散体系规划的三个一级旅游集散中心之一，主要针对乘坐高铁到达南京南站，或者乘坐大巴到达南京汽车客运南站，以及空港落地的自由行游客的集散。集散中心配备有游客服务中 心，可提供发送旅游专线、信息咨询、投诉处理、旅游酒店、机票火车票预订等服务。

2016年，南京高铁客运量3939.84万人，同比增长24.7%，其中南京南站高铁客运量3218.08万人，同比增长30.7%。增幅高出南京市客运总量平均增速6.0个百分点。2012-2016年间，南京南站的客运总量破亿，达到10521.56万人。南京南站高铁客运量占客运总量的比重也逐年攀升，2016年占比为81.7%，比2012年占比高出18.4个百分点。（注：南京南站为纯高铁站，南京站为高铁、普铁混合站。）

2019年，南京南站全年旅客发送量达4609万人次，日均发送旅客超12万人次，居2019年全国铁路车站旅客发送量前十。

2020年，南京南站全年发送3110万人次，居中国铁路上海局集团有限公司第三位。

2021年，南京南站全年发送3467万人次，再次位列第三位。

2023年2月，南京南站本月发送旅客368.18万人次。6月22日发送22.5万人次。

2024年春运，南京南站累计发送581.95万人次。4月4日发送26万人次。5月1日发送20.5万人次。

2016年12月30日晚，为深化文明交通活动，营造和谐向上的文化氛围，强化责任意识，保障旅客春运平安出行，由南京市交通运输局、南京市铁路南京南站地区综合管理办公室和上海铁路局南京站联合主办的“文明交通行，乐享回家路——丹博尔·高铁南京南站新年公益活动”启动仪式在南京南站北广场举行。南京南站职工、南京艺术学院学生、南京晓庄学院音乐学院师生们以及中商控股集团的军乐团和机器人方阵为广大旅客奉献了一场精彩的表演。

2019年9月12下午，“我们的节日一一中秋送家书”活动，在南京南站候车大厅展开，来自南京市书法家协会的谢少承、朱敏等五位书法家为旅客书写家书。

2020年1月10日，全国第34个“110宣传日”，也是2020年春运开启首日。南京铁路公安处指挥中心联合南京南市公交治安分局指挥室和南京南站派出所在南京南站候车室内开展了主题为“不忘初心110，共建共治享安宁”的现场宣传活动。

截至2022年，有南京地铁1号线、3号线、S1号线、S3号线，共4条地铁线路途经南京南站，并设南京南站。

截至2022年，南京南站南北广场均设有公交站场，北广场公交站面积1.7万平方米，安排18至20条公交线路；南广场设公交、团体车辆停车场，其中公交车站场面积8000平方米，安排9至10条公交线路，车站东西两侧都设有公交车行驶的专用疏解通道。

机场大巴由南京南站北广场西侧的南京汽车客运南站至南京禄口国际机场，发车时间为05:00-21:00，每20分钟一班。此外，南京南站广场南侧还有一个南京禄口国际机场快客停靠带，可直接去往南京禄口国际机场。

南京汽车客运南站位于南京南站北广场西侧，地面一层，是站运分离的一级社会公用型车站， 是中国首家实现火车、长途客运、地铁、市内公交、出租车、社会车辆等6种运输方式无缝链接和零距离换乘的新型智能化综合枢纽汽车客运站，设有发车位23个，检票口21个，售票窗口22个，营运班线辐射范围覆盖六省。

出租汽车位于南京南站的地面一层，广场东西两侧有出租车停车泊位730个，旅客到达后不出站就能够换乘出租车，实现零换乘。

南京南站是国家战略性重点建设项目京沪高速铁路关键控制性工程，对中国交通事业发展、对南京经济社会建设，城市形象提升、人民生产生活条件改善等，产生积极而深远的影响。（中国民主同盟南京市委员会 评）

南京南站的建成运营，不仅增强了南京城市交通承载功能和区域中心城市的地位，更为提升南京城市综合竞争力带来了重大契机，为长三角的可持续发展注入新的动力。（南京市地方志编纂委员会 评）