歷史沿革
•2006年10月24日正式啟用。
•2007年1月5日高鐵“板橋－左營”段通車，開始停靠列車。
車站介紹
台鐵（山線、紅線以及台中線）
•本站與新烏日車站共站。
台中捷運（綠線、水湳支線以及烏日文心北屯線）
•本站與新烏日車站共站。
高鐵
•本車站與各高鐵站相比尚有一大特色，蓋因周邊環境屬台中市與彰化交界的邊陲地區，此地缺乏熱鬧市集與集合商場，而車站內有許多知名連鎖餐飲與伴手禮店進駐，因此假日常常可見站內聚集眾多並非為搭車而來的休閒人潮。
•高鐵台中站是一個站內兩座島式月台、六條路線的架空車站，其中正中央的兩條為沒有設定月台的通過線。車站總基地面積約12公頃，站體長420米、寬50米、高30米，總樓地板面積11萬平方米，是高鐵諸車站中規模最大者。
月台配置
| 1 2 | 1A 1B | █台灣高速鐵路（下行） | 往嘉義、台南、左營方向 |
| 3 4 | █台灣高速鐵路（通過線） | ||
| 5 6 | 2A 2B | █台灣高速鐵路（上行） | 往新竹、桃園、台北方向 |
車站樓層
| 地上 三樓 | 1A月台 | 台灣高鐵往左營方向（彰化車站） |
| 島式月台 | ||
| 1B月台 | 台灣高鐵往左營方向（彰化車站） | |
| 通過線 | 台灣高鐵南下列車通過線 | |
| 通過線 | 台灣高鐵北上列車通過線 | |
| 2A月台 | 台灣高鐵往台北方向（苗栗車站） | |
| 島式月台 | ||
| 2B月台 | 台灣高鐵往台北方向（苗栗車站） | |
| 地上 二樓 | 大廳層 | 出入口、服務台、旅遊服務櫃檯、接送區、商店 售票處、自動售票機、驗票閘門、等候區 洗手間、育嬰室 |
| 人行通道（與台鐵新烏日車站連通） |
| 地面 | 聯外區 | 停車場、公車．客運轉運站、計程車排班區、接送區 |
車站出口
台中站共設有10個出口，其中出口1號至4號位於車站二樓，出口5號至7號在車站一樓，另有一個無編號出口，主要往返車站廣場、汽機車停車場、公共運輸候車區及轉運站及其他周邊設施。在各個車站出口，均設有指示牌顯示出口周邊的建築物及設施列表。
•無編號出口
•台鐵新烏日車站
•1號出口
•1A - 第一停車場（小客車、機車停車場）、臨停接送區
•1B - 第一停車場（小客車、機車停車場）、臨停接送區
•2號出口
•第一停車場（汽機車停車場）
•3號出口
•車站廣場南側
•4號出口
•4A - 車站廣場北側
•4B - 車站廣場北側
•5號出口
•第一停車場（小客車、機車停車場）、公車臨停彎
•6號出口
•客運轉運站、公車臨停彎
•7號出口
•第二停車場（計程車排班區）、第三停車場（小客車停車場）、第四停車場（機車停車場）
高鐵台中站票務大廳列車基地
烏日列車基地位於站區南方2.8公里，以專用側線連線，最多可同時可停放13列車，並有3條股道的檢修廠。
使用狀況
•所有高鐵班次均停靠本站，亦為部分區間列車的發車站與終點站。
•可就近於台鐵新烏日車站轉乘台中線，未來亦可就近於台中捷運新烏日站轉乘烏日文心北屯線（綠線）。
高鐵台中站| 年 | 台中站旅次運量 | ||||
| 全年旅次 | 1日平均 上下車人次 | ||||
| 上車 | 下車 | 合計 | 上車 | 上下車 | |
| 2007 | 2,663,913 | 2,579,634 | 5,243,547 | 7,379 | 14,525 |
| 2008 | 5,376,343 | 5,334,439 | 10,710,782 | 14,689 | 29,264 |
| 2009 | 5,598,956 | 5,578,114 | 11,177,070 | 15,339 | 30,622 |
| 2010 | 6,551,948 | 6,487,397 | 13,039,345 | 17,950 | 35,724 |
| 2011 | 7,488,066 | 7,423,118 | 14,911,184 | 20,515 | 40,852 |
| 2012 | 8,213,044 | 8,135,674 | 16,348,718 | 22,440 | 44,668 |
| 2013 | 8,817,710 | 8,727,074 | 17,544,784 | 24,158 | 48,068 |
| 2014 | 9,041,009 | 8,951,044 | 17,992,143 | 24,770 | 49,293 |
車站周邊
•新烏日車站
•烏日市場
•大肚溪
•筏子溪
•成功嶺營區
•台74線：高鐵台中站交流道
•大台中國際會展中心
聯外大眾運輸
台灣鐵路局
•可直接經由廊道到新烏日車站轉乘至大甲、通宵或彰化、台中、豐原等區。
客運停靠路線
高鐵台中站客運轉運站位於高鐵台中站之一樓地面層，旅客可從6號出口搭乘各客運，而自客運下車的旅客則可直接進入車站大門搭乘高鐵，或由台鐵人行通道前往新烏日車站搭乘台鐵，未來亦可轉乘台中捷運綠線。
•高鐵台中站1樓 客運轉運站
台中市公車
| 路線號碼 | 營運區間 | 營運業者 | 月台配置 | 備註 |
| 3 | 東山高中─高鐵台中站 | 統聯客運 | 第14月台 | |
| 26 | 新民高中─嶺東科技大學 | 台中客運 | 第15月台 | |
| 33 | 僑光科技大學─高鐵台中站 | 第17月台 | ||
| 39 | 高鐵台中站─立新國小 | 南投客運 | 第14月台 | |
| 70 | 綠川東站─領東科技大學 | 台中客運 | 第15月台 | |
| 82 | 水湳─高鐵台中站 | |||
| 85 | 高鐵台中站─國軍台中總醫院 | 統聯客運 | 第16月台 | 05:10與06:30班次從大慶火車站發車 |
| 93 | 海環線（高鐵台中站─大甲區銅安厝） | 台中客運 | 第1月台 | |
| 99 | 莒光新城─領東科技大學 | 彰化客運 | 第16月台 | |
| 99延 | 莒光新城─動物之家南屯園區 | |||
| 101 | 水湳（敦化公園）─彰化 | 台中客運 | 第19月台 | |
| 102 | 台中火車站─第一銀行（沙鹿分行） | 第1月台 | ||
| 125 | 高鐵台中站─僑光科技大學（台中火車站） | 中台灣客運 | 第18月台 | |
| 133 | 高鐵台中站─朝陽科技大學 | 台中客運 | 第17月台 | 本路線行經大里區德芳路，與全航客運158路營運區間不同 |
| 151 | 新市政中心─霧峰農工 | 中台灣客運 | 第14月台 | |
| 151副 | 新市政中心─亞洲大學 | |||
| 153 | 高鐵台中站─谷關 | 豐原客運 | 第21月台 | 原153副線 |
| 153區 | 高鐵台中站─東勢高工 | |||
| 155 | 高鐵台中站─麗寶樂園 | 中台灣客運 | 第21月台 | 行經后里區公安路、朝馬 |
| 155副 | 高鐵台中站─麗寶樂園 | 行經后里區九甲路、中港轉運站 | ||
| 156 | 台中航空站─高鐵台中站 | 台中客運 | 第17月台 | |
| 158 | 高鐵台中站─朝陽科技大學 | 全航客運 | 第14月台 | 本路線行經台中火車站，與台中客運133路營運區間不同 |
| 166 | 沙鹿─台中站 | 巨業交通 |
高鐵快捷公車
高鐵快捷公車為接駁高鐵台中站和其他地區非逐站停靠之接駁車路線，全航客運的6258於2012年11月1日移撥為市公車158路後，其他三線於2013年3月1日，移撥為市公車，並開放民眾在中途點上下車。
| 路線號碼 | 營運區間 | 營運業者 | 月台配置 |
| 159 | 高鐵台中站─台中公園 | 統聯客運 | 第13月台 |
| 160 | 高鐵台中站─僑光科技大學 | 和欣客運 | 第12月台 |
| 161 | 高鐵台中站─中科管理局 | 第11月台 |
公路客運
| 路線號碼 | 營運區間 | 營運業者 | 月台配置 |
| 6670 | 台灣好行─日月潭線 | 南投客運 | |
| 6737 | 台中─西港 | 員林客運 | |
| 6738 | 台中─王功（經二林） | ||
| 6882 | 台中─西螺 | ||
| 6883 | 台灣好行─溪頭線 | 彰化客運 員林客運 南投客運 | |
| 6933 | 鹿港─彰化─台中 | 彰化客運 | |
| 6936 | 台灣好行─鹿港線 | ||
| 6937 | 台中─高鐵台中站─田尾 |
國道客運
| 路線號碼 | 營運區間 | 營運業者 | 月台配置 |
| 1657 | 高鐵台中站─國道3號─南投 | 統聯客運 | |
| 6188 | 台中─竹山 | 台中客運 |
鄰近車站
•現行營運模式
| 上行車站 | 台灣高速鐵路 | 下行車站 | ||
| 苗栗車站 往台北 | 台灣高速鐵路 | 彰化車站 往左營 |
| 上行車站 | 台灣鐵路管理局 | 下行車站 | ||
| 烏日車站 往台中、台北、基隆 | 台中線 | 成功車站 往彰化、台南、高雄 |
•未來營運模式
| 上行車站 | 台灣鐵路管理局 | 下行車站 | ||
| 烏日車站 | 台中線 | 成功車站 | ||
| 捷運化紅線 （規劃中） | ||||
| 台中捷運 | ||||
| 烏日站 | 綠線 （興建中） | 成功嶺站 |
