2号线首期工程于1999年10月10日正式动工。在开通前夕，本站被定名为纪念堂站。而在2002年12月29日，本站随2号线首通段（三元里至晓港）通车而启用。2010年9月22日至24日，本站随旧2号线一同停运，进行线路拆解。最终本站于2010年9月25日随新2号线开通，重新启用。

2024年7月，广州地铁十三号线二期纪念堂站顺利封底。

出入口设施被盗

2003年3月10日凌晨，广州地铁二号线中山纪念堂站东风中路出口处的地铁设施遭人破坏。自动扶梯的钢板被窃贼撬走，共达9块，每块钢板价值2500元，地铁公司共损失2万多元，自本市地铁投入使用以来，这是首次遭人为破坏，而且破坏程度较重。窃案发生后，地铁公司迅速组织人员抢修，并于次日抢修完毕并重新投入使用。针对此次事件，地铁公司表示从12日起已实行全天24小时巡逻监控。广州地铁总公司有关人士接受记者采访时表示，目前对地铁站被盗一事的详情不太了解，不便作出评论，待整个事件调查清楚后，将采取相应措施防止类似事件发生。

纪念堂站共设有三层。地面为中山纪念堂、东风中路、连新路及附近建筑；地下一层为站厅层；地下二层为设备层；地下三层为2号线站台层。

楼层

站厅

纪念堂站站厅设于地下一层。收费区位于站厅西侧处，东侧以及南北侧为行人通道及商店，商店主要是在大堂非收费区，收费区内设有多组扶梯及楼梯往返站台。专用电梯（升降机）由于设于站台南侧的非收费区域，乘客使用时需要车站工作人员检票后协助使用。

商店

现时，纪念堂站内提供不同类型的商店供乘客购物或进食，例如有便利店、面包糕饼店、书店以及洗衣店等。

自助

此外，纪念堂站也有不少自助服务设施供乘客使用，包括自动售卖机、自动照相机、中国建设银行自动柜员机等。车站内亦设有“好易”机，可充值羊城通，缴纳水电费以及交通罚款等服务，“M-Touch”机，可查询地铁线路、首末班车等资讯以及地铁安全指引的查询，更亦供乘客登记为广州地铁荟会员、查阅奖分、换领奖赏。

站台

纪念堂站设有一个岛式站台，位于连新路地底。

出口

纪念堂站共设有三个出入口。为保护车站东侧的中山纪念堂，所有出口均设于连新路西侧。

纪念堂站周边主要为办公大楼、省市政府机构等，附近亦会有少数住宅小区及中小学校，同时车站邻近中山纪念堂，因此使用该站出入闸的人流均为附近上班的市民、公务员以及游客为主。车站客流大多集中在工作日早晚时段的上下班时期，其余时段的客流则一般。

纪念堂站是2号线的中间站。乘客可以乘坐往嘉禾望岗或广州南站列车，往返广州火车站、广州火车南站，白云新城，越秀区、海珠区以及番禺区等地。

13号线二期将设有纪念堂站，与2号线交汇。但2号线建设之时并未预留未来换乘13号线，因此换乘方式和13号线车站结构仍然不明。另外，广州地铁24号线也会停靠此站。

十三号线二期纪念堂站位于东风西路与解放北路交叉口，沿东风西路敷设，整体呈东西走向，车站全长309米，标准段宽23.5米，为地下两层岛式站台车站，埋深达14米，总建筑面积约为27600平方米，相当于12个标准篮球场大小。

纪念堂站车站主体开挖土方累计大约70000立方米，仅有3个竖井出土，施工组织难度大。另外，站台、站厅地质构成不同，开挖参数、开挖难度均有所不同。为了解决这一难题，施工过程中创新性地采用分阶段出土方式，即在区间增加一组编组列车，将车站土体下放至隧道电瓶车组，由电瓶车组运至盾构井吊至地面外运，大大提高了车站出土工效。

2023年3月1日，“英雄花开英雄城”2023广州传承弘扬红色文化系列活动在农讲所旧址纪念馆正式启动。纪念堂站等9座地铁站的灯箱上刊登了主题画和绘画摄影作品，为全市“赏英雄花、游英雄城、传英雄志、弘英雄气”增添氛围。

2024年1月11日，由“小林漫画”作者林帝浣创作的“这里是广州——小林漫画主题展”正式在广州地铁二号线纪念堂站拉开帷幕。展览共展出了20幅小林漫画作品，是作者在广州生活了三十年，从一个新广州人变成老广州人的视角，通过漫画配上风趣文字的形式，描绘出他对广州的印象，以此引起广大新老广州人的共鸣。

2024年4月29日，由广东省人民政府文史研究馆指导，广州市总工会主办，广州地铁集团工会承办的全国首个利用地铁空间精心打造的“劳动创造幸福——画家笔下的劳模工匠作品展”在广州地铁纪念堂站和广州市工人文化宫同时上线。该展览由18位岭南画家与广州31位各行各业的劳模工匠联袂创作，将劳模精神、劳动精神、工匠精神宣传融入公共交通空间，推动在全社会营造崇尚劳动、尊重劳动者的浓厚氛围。展期将持续至6月22日。