發展歷史
老北京北站平綏鐵路西直門車站位於西直門外北濱河路1號。原為京張鐵路西直門站。京張鐵路是詹天佑主持設計中國人獨立修築的第一條鐵路。清光緒三十一年(1905)12月12日動工，1906年8月告竣。西直門站有站房、站台、機車庫及員工宿舍等，是現存京張鐵路站場設施中唯一保存較完好的一處。其中站房(現北京北站候車廳)建築為西方古典風格，是研究中國近代鐵路發展史和建築史重要的實物例證。
1923年京張鐵路西延至包頭，京張鐵路改稱平綏鐵路。1968年至1972年7月，先後將西直門至五路通(門頭溝)、西直門至德勝門(環城鐵路)、西直門至廣安門(平綏鐵路南端)三段市內鐵路拆除，西直門站即成了終點站。
1988年改名北京北站。
1995年北京市政府公布平綏西直門車站舊址為第五批北京市文物保護單位。
2005年，北京北站開始改造站台。
2007年新建北京北站六層主站房，2008年12月竣工，2009年1月17日新建北京北站主站房正式啟用。
改造工程
北京北站原來北京北站是兩個站台、4條軌道線，改造後成為6個站台、12條軌道線。其中1站台12米寬，其餘站台都為11.5米寬，58950平方米的雨棚也已建設完畢。售票大廳和候車室都將設在西區的最南側，臨近捷運2號線和13號線出入口，比現在的售票大廳少100多米路程。此外，新售票大廳所在的大樓初步規劃是6層。日式主站樓因被市文物局鑑定為市二級文物，將被長期保留。
改造後的北京北站主站房建設地點位於西直門北側，旅客站房按照最高聚集人數5000人規模設計。主站房地下兩層，地上六層，總建築面積20225平方米。北京北站老站房因有文物價值，將被保留下來。
北京北站北站改造完工後，接發車能力由原來的11對提高到17對，高峰時期可達到22對，年傳送旅客量將突破230萬人次。改建後的站台採用大理石鋪面，站台高度由現在的70厘米提高到12.5厘米，使旅客乘車更加方便。鐵道線路將全部採用國產每米50千克級高強度、高平直度無縫鋼軌，使用國產II型鋼筋混凝土軌枕，替代目前使用的木枕，提高客車運行的穩定性和舒適度。行車信號設備全部採用新型計算機集中連鎖，提高車站的自動化、智慧型化控制能力，從而增加列車運行的安全係數。擴建工程主要包括站台、鐵道線路和行車信號的改造。站房擴建以及與北京站、北京西站相類似的新型大跨度無站台柱雨棚工程也將會相繼展開。
2016年受京張高鐵施工影響，從11月1日起，北京北站將停用三年進行封站改造，暫停辦理客運業務，啟動對站內線路、接觸網等設備設施的全面升級改造。詹天佑設計的北京北站老站主站房、天橋、月台將被保留，同時北京北站的售票功能還在。同時清華園站徹底停用。乘坐市郊鐵路S2線的旅客都需要到位於昌平霍營附近的黃土店站乘車。
車站定位
按照《北京城市總體規劃（2004年-2020年）》，北京北站是北京“五主鐵路樞紐”（北京站、北京西站、豐臺站、北京南站和北京北站）之一。北京北站除了現有的普速列車始發終到作業外，還承擔未來京張城際的始發功能。
公共運輸
周邊公交
①北站東側“西直門北”公交始發站（南行）：特15路（西直門-國家體育館）、375路（西直門北-韓家川）、438路（西直門北-永豐公交場站）、632路（五彩城公交場站-五路）（單向經停）
②北站西南方“捷運西直門站“公車站：
16路（西直門外↔二里莊）、26路（二里莊↔西便門）、特15路（西直門北→國家體育館公交場站）、87路（定慧寺東↔金五星百貨城）、438路（西直門北→永豐公交場站）、651路（西直門↔柳林村）、運通105線（中苑賓館↔上地五街東口）、夜14路（北京西站↔國家體育館）
③北站東北角”索家墳“公車站：
21路（北京西站↔安華橋北）、80路（金五星百貨城↔小紅廟）、331路（新街口豁口→香山）、375路（西直門北↔韓家川）、387路（慧忠路東口↔北京西站）、392路（西二旗北站↔西直門南）、490路（寶盛里小區↔阜成門內）、620路（新街口豁口↔天通北苑）、691路（韓莊子北↔索家墳）、693路（育新小區↔阜永路口西）
④北站東南角”西直門“公交總（始發）站：
360路（西直門-香山）、362路（西直門-捷運西二旗站）、534路（西直門-中央黨校北門）、563路（西直門-香山公園東門）、651路（西直門-柳林村）、632路（五路-五彩城公交場站）（經停），夜8路（頤和園-小馬廠），夜21路（北京站東-西直門），運通106線（旱河路南↔中央黨校北門）
軌道交通
北京捷運2號線、北京捷運4號線、北京捷運13號線（西直門→霍營→東直門）| 行駛方向 | 首班車 | 末班車 | |
|---|---|---|---|
| 4號線 | 到天宮院 | 05:25 | 22:45 |
| 4號線 | 到安河橋北 | 05:35 | 23:35 |
| 2號線 | 到積水潭 | 05:33 | −−:−− |
| 2號線 | 到西直門 | 05:09 | 22:59 |
| 13號線 | 到積水潭 | 05:33 | −−:−− |
| 13號線 | 到東直門 | 05:35 | 22:42 |
前往北京站：西直門站乘坐北京捷運2號線至北京站。
前往北京西站：西直門站乘坐北京捷運4號線到達國家圖書館站，同台換乘北京捷運9號線至北京西站。
前往北京南站：西直門站乘坐北京捷運4號線至北京南站。
時刻表
普車時刻表
| 車次 | 類型 | 始發站 | 始發時間 | 途徑站 | 到站時間 | 發車時間 | 終到站 | 終到時間 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1455/1458 | 普快 | 通遼 | 17:25 | 北京北 | 第2日06:29 | 06:48 | 呼和浩特 | 18:26 |
| 1456/1457 | 普快 | 呼和浩特 | 08:55 | 北京北 | 當天20:05 | 20:21 | 通遼 | 10:00 |
| 1801 | 普快 | 北京北 | 13:47 | 北京北 | 當天13:47 | 13:47 | 齊齊哈爾 | 13:34 |
| 1802 | 普快 | 齊齊哈爾 | 13:21 | 北京北 | 第2日12:28 | 12:28 | 北京北 | 12:28 |
| 1881 | 普快 | 北京北 | 13:47 | 北京北 | 當天13:47 | 13:47 | 伊春 | 21:22 |
| 1882/1883 | 普快 | 伊春 | 06:10 | 北京北 | 第2日12:28 | 12:28 | 北京北 | 12:28 |
| 2101/2104 | 普快 | 北京北 | 15:36 | 北京北 | 當天15:36 | 15:36 | 阜新 | 06:17 |
| 2102/2103 | 普快 | 阜新 | 19:13 | 北京北 | 第2日09:59 | 09:59 | 北京北 | 09:59 |
| 2559 | 普快 | 北京北 | 20:49 | 北京北 | 當天20:49 | 20:49 | 赤峰 | 07:05 |
| 2560 | 普快 | 赤峰 | 21:10 | 北京北 | 第2日05:59 | 05:59 | 北京北 | 05:59 |
| 2621 | 普快 | 北京北 | 09:58 | 北京北 | 當天09:58 | 09:58 | 赤峰 | 19:25 |
| 2622 | 普快 | 赤峰 | 19:40 | 北京北 | 第2日05:28 | 05:28 | 北京北 | 05:28 |
| 4471/4474 | 普快 | 北京北 | 09:12 | 北京北 | 當天09:12 | 09:12 | 承德 | 19:36 |
| 4472/4473 | 普快 | 承德 | 06:45 | 北京北 | 當天16:30 | 16:30 | 北京北 | 16:30 |
| K1015 | 快速 | 北京北 | 18:18 | 北京北 | 當天18:18 | 18:18 | 通遼 | 08:08 |
| K1016 | 快速 | 通遼 | 21:03 | 北京北 | 第2日10:54 | 10:54 | 北京北 | 10:54 |
| K1595 | 快速 | 北京北 | 19:29 | 北京北 | 當天19:29 | 19:29 | 烏海西 | 14:47 |
| K1596 | 快速 | 烏海西 | 16:49 | 北京北 | 第2日11:28 | 11:28 | 北京北 | 11:28 |
| K273/K276 | 快速 | 滿洲里 | 16:30 | 北京北 | 第2日23:29 | 23:47 | 呼和浩特 | 08:02 |
| K274/K275 | 快速 | 呼和浩特 | 21:52 | 北京北 | 第2日07:07 | 07:39 | 滿洲里 | 14:19 |
| K4241/K4244 | 快速 | 赤峰 | 11:45 | 北京北 | 第2日00:18 | 00:37 | 呼和浩特東 | 14:01 |
| K4242/K4243 | 快速 | 呼和浩特東 | 15:39 | 北京北 | 第2日03:18 | 03:37 | 赤峰 | 15:14 |
| K4769 | 快速 | 北京北 | 11:10 | 北京北 | 當天11:10 | 11:10 | 赤峰 | 22:31 |
| K4770 | 快速 | 赤峰 | 21:35 | 北京北 | 第2日09:01 | 09:01 | 北京北 | 09:01 |
| S201 | 快速 | 北京北 | 06:12 | 北京北 | 當天06:12 | 06:12 | 延慶 | 07:49 |
| S202 | 快速 | 延慶 | 06:00 | 北京北 | 當天07:35 | 07:35 | 北京北 | 07:35 |
| S203 | 快速 | 北京北 | 07:58 | 北京北 | 當天07:58 | 07:58 | 延慶 | 09:38 |
| S204 | 快速 | 延慶 | 06:29 | 北京北 | 當天08:13 | 08:13 | 北京北 | 08:13 |
| S205 | 快速 | 北京北 | 08:34 | 北京北 | 當天08:34 | 08:34 | 延慶 | 10:05 |
| S206 | 快速 | 延慶 | 06:59 | 北京北 | 當天08:31 | 08:31 | 北京北 | 08:31 |
| S207 | 快速 | 北京北 | 09:02 | 北京北 | 當天09:02 | 09:02 | 延慶 | 10:33 |
| S208 | 快速 | 延慶 | 08:07 | 北京北 | 當天09:47 | 09:47 | 北京北 | 09:47 |
| S209 | 快速 | 北京北 | 10:57 | 北京北 | 當天10:57 | 10:57 | 延慶 | 12:31 |
| S210 | 快速 | 延慶 | 10:35 | 北京北 | 當天12:12 | 12:12 | 北京北 | 12:12 |
| S211 | 快速 | 北京北 | 12:42 | 北京北 | 當天12:42 | 12:42 | 延慶 | 14:19 |
| S212 | 快速 | 延慶 | 11:03 | 北京北 | 當天12:40 | 12:40 | 北京北 | 12:40 |
| S213 | 快速 | 北京北 | 13:14 | 北京北 | 當天13:14 | 13:14 | 延慶 | 14:43 |
| S214 | 快速 | 延慶 | 11:34 | 北京北 | 當天13:12 | 13:12 | 北京北 | 13:12 |
| S215 | 快速 | 北京北 | 13:35 | 北京北 | 當天13:35 | 13:35 | 延慶 | 15:15 |
| S216 | 快速 | 延慶 | 13:20 | 北京北 | 當天15:00 | 15:00 | 北京北 | 15:00 |
| S217 | 快速 | 北京北 | 15:24 | 北京北 | 當天15:24 | 15:24 | 延慶 | 17:01 |
| S218 | 快速 | 延慶 | 14:45 | 北京北 | 當天16:43 | 16:43 | 北京北 | 16:43 |
| S219 | 快速 | 北京北 | 17:11 | 北京北 | 當天17:11 | 17:11 | 延慶 | 18:48 |
| S220 | 快速 | 延慶 | 15:30 | 北京北 | 當天17:25 | 17:25 | 北京北 | 17:25 |
| S221 | 快速 | 北京北 | 17:41 | 北京北 | 當天17:41 | 17:41 | 延慶 | 19:15 |
| S222 | 快速 | 延慶 | 16:01 | 北京北 | 當天17:39 | 17:39 | 北京北 | 17:39 |
| S223 | 快速 | 北京北 | 18:39 | 北京北 | 當天18:39 | 18:39 | 延慶 | 20:16 |
| S224 | 快速 | 延慶 | 17:17 | 北京北 | 當天18:54 | 18:54 | 北京北 | 18:54 |
| S225 | 快速 | 北京北 | 19:13 | 北京北 | 當天19:13 | 19:13 | 延慶 | 20:40 |
| S226 | 快速 | 延慶 | 19:18 | 北京北 | 當天21:11 | 21:11 | 北京北 | 21:11 |
| S227 | 快速 | 北京北 | 21:28 | 北京北 | 當天21:28 | 21:28 | 延慶 | 23:02 |
| S228 | 快速 | 延慶 | 19:42 | 北京北 | 當天21:43 | 21:43 | 北京北 | 21:43 |
| S229 | 快速 | 北京北 | 22:03 | 北京北 | 當天22:03 | 22:03 | 延慶 | 23:35 |
| S230 | 快速 | 延慶 | 20:42 | 北京北 | 當天22:19 | 22:19 | 北京北 | 22:19 |
| S231 | 快速 | 北京北 | 22:36 | 北京北 | 當天22:36 | 22:36 | 延慶 | 23:59 |
| S232 | 快速 | 延慶 | 21:18 | 北京北 | 當天23:03 | 23:03 | 北京北 | 23:03 |
| S287 | 快速 | 北京北 | 07:58 | 北京北 | 當天07:58 | 07:58 | 沙城 | 10:16 |
