1984年12月，经原柳州铁路局查定，桂林站升格为二等站。

2005年，桂林站进行改造升级，增加了两侧候车室。

2012年，桂林站进行全面升级改造，具备了接发高速列车的能力。

2019年5月，桂林站开始对站房和天桥进行升级改造。

2020年4月24日，桂林站进行站房主体结构施工。6月24日，桂林站完成站房主体结构工程封顶工作。7月31日，桂林站一楼新进站大厅、候车厅投用运营。

2021年1月26日，桂林站升级改造工程竣工。

桂林站位于广西壮族自治区桂林市象山区中山南路39号，在衡柳铁路上行距离桂林北站6千米，下行距离二塘站11千米，在桂海铁路下行距桂林南站3.63千米。

桂林站按照“舟行碧波上，人在画中游”的设计理念，主体建筑立面采用对称布局，左右两侧三片白色的实墙，顶部玻璃顶棚与立面中央的玻璃幕墙无缝衔接。中部凸显的铝合金檩条既是幕墙的骨架，强化了立面的视觉中心，点缀于玻璃面上。

截至2021年1月，桂林站站房面积约7000平方米，其中候车室面积约1900平方米，站房设12米宽跨线进站天桥2座和出站地道1座，全站旅客候乘走行路线配备有垂直直梯和自动扶梯15台，最高可同时容纳4000人候乘。

桂林站为线侧平式站型，售票处和自动售票处位于站房左侧。候车厅主要分布在一层和二层。

桂林站站前广场北侧的地下停车场可以停放社会车辆，站前广场前分别划设有公交车、社会车辆、出租车上下客区，旅客进出站口与出租车、社会车辆上下客区、公交车站相连。

截至2021年1月，桂林站站台规模为4台7线，其中岛式站台2座，侧式站台2座，途经线路为衡柳铁路、桂海铁路。

2021年1月19日，桂林站启用“铁路e卡通”，支持刷卡乘车。

2020年6月20日起，桂林站实施电子客票，旅客可直接凭有效证件刷脸乘车。

桂林站站内开设人工售票窗口和自动售票终端。桂林站每组检票口均设有7台自动化检票终端。

截至2021年1月，桂林站设有无障碍电梯，为残障人士提供便利。

截至2021年1月，桂林站设有电子路线牌，可以帮助乘客找到相应的站内设施。

截至2021年1月，桂林站设有移动充电器4台，为乘客提供便利。

1953年，桂林站旅客发送量18.04万人次。

1957年，桂林站旅客发送量22.36万人次。

1960年，桂林站旅客发送量43.52万人次。

1967年，桂林站旅客发送量33.97万人次。

1970年，桂林站旅客发送量41.44万人次。

1978年，桂林站旅客发送量77.12万人次。

1980年，桂林站旅客发送量107.38万人次。

1986年，桂林站旅客发送量208.17万人次。

1988年，桂林站旅客发送量275.32万人次。

1990年，桂林站旅客发送量205.31万人次，日均发送旅客量5625人次。

2007年，桂林站旅客发送量370.95万人次。

2018年，桂林站到发旅客量1340万人次。

2021年1月28日至3月8日，桂林站共发送旅客99.8万人次。

2023年1月7日，桂林站旅客发送量2.55万人次，同年1月17日，桂林站旅客发送量2.28万人次。

2007年，桂林站货物发送量161.9万吨。

截至2023年12月，共有14条公交线路途径桂林站。

截至2018年11月，桂林机场巴士经停桂林站。

“刘三姐·漓江情”服务台

截至2021年1月，桂林站候车室大厅有“刘三姐·漓江情”服务台，为旅客答疑解惑。

桂林站作为桂林市区三个高铁站之一，是游客入桂的第一窗口，也是桂林的重要城市名片。（《桂林日报》 评）

据央视新闻报道，根据水文气象资料显示，截至2024年6月19日17时00分，桂林站水位上升到148.55米，已超过1998年漓江特大洪水148.4米，超警2.55米，为桂林1998年以来最大洪水。

2024年6月19日20时许，受桂林地区持续强降雨天气影响，桂林站广场出现内涝积水，影响车站旅客进出。铁路部门已组织在桂林站乘降旅客暂时改由桂林北站办理乘降。

2024年6月21日6时，桂林站恢复办理旅客乘降，旅客可按计划正常出行。