2007年1月,天津站又實施了新一輪的更大規模的改造工程,主要包括前、後廣場工程和周邊市政交通工程。改造後,天津站升級為集多種交通運輸方式於一體的立體交通樞紐。新天津站設計獨特、外觀大氣,海河東路隧道及站前地下廣場形成了一座“地下立交橋”。最引人矚目的京津城際高鐵也於2008年8月1日正式運營,速度達350公里每小時。
天津站交通樞紐工程全部竣工後,在當時對於緩解天津站地區交通擁擠的局面,形成城市軌道交通骨幹網路,構建完善的城市立體交通體系具有重要作用。同時,對於形成京津冀城市群和環渤海地區之間的便捷通道,擴大對外經濟聯絡,推動濱海新區的開發開放和環渤海區域經濟的發展意義重大。