歷史沿革
在歷史規劃上，武漢站曾一度選址在落步咀，因為落步咀的地勢比楊春湖高，可直接在上面做路基工程。但選址落步咀鐵路線須穿越東湖風景區，對東湖造成影響。而楊春湖地形低，必須作橋樑工程，工程投入比落步咀多了近10億元。但鐵路線從東湖景區邊緣夾境而過，切割景區面積最小（4.4平方公里），可最大程度保護景區；且線路順直，基本避開沿線建築物。後經原鐵道部和省市政府協商，達成要最大限度保護東湖的共識。
2004年8月，武漢站選址敲定楊春湖。車站東側緊靠城市三環快速路，西距城市內環線徐東路7.5公里，距漢口循禮門17公里、距武昌洪山廣場12公里、距漢陽鍾家村22公里。
2006年9月28日，武漢站及其城市綜合配套工程正式開工，總投資超過140億元。
2009年3月30日，武漢站鋼結構主拱完成。
2009年12月26日，武漢站正式投入使用。當日，武漢站4個售票廳只有一處（售票廳2）可以使用，兩個進站廳僅有東進站廳可用。
2013年12月28日，武漢捷運4號線一期開通，武漢站加入武漢捷運網路，換乘武漢捷運2號線，可實現武昌站、漢口站和武漢站三大火車站無縫對接。
2014年12月10日，由武漢開往荊門方向的K8138/5次列車始發站由武漢站縮至漢口站後，武漢站成為純動車組列車乘降的車站。
2017年8月，武漢站實現“刷臉進站”，乘客可通過攝像頭刷臉快速進站。
建築結構
建築設計
武漢站由法國AREP Ville和中鐵第四勘查設計院集團有限公司聯合設計，中國建築第三工程局承建，總建築面積370860平方米，其中站房建築面積114602平方米、站前高架人行平台13324平方米、無站台柱雨棚143664平方米、地面層人行通道60650平方米、地面層停車場38620平方米。車站首層為鐵路橋樑結構，上層則為大跨度空間流線型金屬鋼結構，主拱最大跨度為116米，高度為50米，最高點距離地面58米，滿足了建築外部造型和空間內部的需要。武漢站實現了“等候式”及“通過式”相結合的進站模式，旅客可在站廳俯瞰所有停靠於站台上的列車。
武漢站的立面造型設計結合了武漢獨具的特色，建築的外觀富有多層寓意：車站主站房設計猶如一隻展翅飛翔的黃鶴，寓意“千年鶴歸”，立面水波狀的屋頂以體現武漢的“江城”特色，寓意著千湖之省，九塊重檐組成的無柱雨棚寓意“九省通衢”，中部高聳隆起的60米高的穹頂，象徵的是湖北武漢“中部崛起”，蒸蒸日上的勢態和趨勢。
總體布局
武漢站航拍截至2009年12月，武漢站由高架層，站台層、夾層、地下層和地面層5個主要層面，構成為一個完整的整體。
武漢站的地下層為捷運4號線站台層，交換層為車站到達層並設有售票廳、捷運站廳及商業空間，四側有出站通道並設有始發公交站場、的士站及停車場，站台層設站台及股道，高架層設東西進站通道、A候車室（A1-A8）、B候車室（B1-B8）及對應的檢票口。武漢站的動車停車場位於站區南方約3公里東側，最大寬度為330米，可停放16輛編成的動車組列車56列。再往南1.5公里設有列車檢修廠，可同時容納10列動車組列車。
武漢站的高架層為旅客的進站層和候車層，設有進站大廳，中央大廳，A、B候車區，4個售票廳及提供快餐、咖啡和茶座的伺服器。計程車等社會車輛可直接到達該層，旅客也可以直接在進站大廳，選擇自動售票和人工購買火車票。
武漢站的中央大廳的夾層是為旅客提供服務、休閒和觀景的區域，設有觀景長廊，為中國的火車站首創，旅客可以在此觀賞到高速列車到達、始發的全過程及站台的全貌。
武漢站的站台層分別設定了客運專線高速和普速城際兩個車場，高速站台為1～15站台，普速站台為16～20站台。大跨度無柱風雨棚。站台層東西基本站台兩側，設有貴賓候車室，貴賓車輛可直接到達基本站台。
武漢站的地面層為旅客出站廳，和城市交通連線與區域交通的換乘區。出站廳分為北C、南D兩個出戰大廳和六個出站小廳。旅客從站台層下到出站廳檢票出站後，可以從這裡便捷地到達公交、長途汽車站，搭乘計程車，換乘捷運，或前往社會車輛停車場。
站台線路
武漢站外景截至2009年12月，武漢站設有站台11座（側式站台2座，島式站台9座，共20站台面），共有20條股道，其中包括4條正線和16條側線在內全部為到發線。武漢站西側1～15站台及到發線為高速場，引入京廣高鐵，東側16～20站台及到發線為普速城際場，引入灄武鐵路對接武九客運專線及武黃城際鐵路和武岡城際鐵路。其中，第7、8道為京廣高速鐵路上下行正線，第17、18道為灄武鐵路上下行正線。
武漢站是京廣高鐵、武九客運專線、漢十高鐵、滬漢蓉快速客運通道等國家高鐵幹線的樞紐站，同時也是武黃城際鐵路、武岡城際鐵路等武漢城市圈軌道交通的始發站。
運營情況
自助購票
截至2016年12月，武漢站的自動售取票機主要分布於地面層第二售票處、東進站口、東進站口和捷運4號線武漢站東、西出站口兩側。其中，地面層第二售票處共有10台自動售取票機，主要面對乘坐公車或從停車場來車站的旅客。東進站口共有18台自動售取票機，西進站口共有17台自動售取票機，主要面對乘私家車或計程車從東、西高架橋到車站的旅客。捷運4號線武漢站東、西出站口兩側共有30台自動售取票機，主要方便乘捷運到車站的旅客。
便民設施
•客戶中心
武漢站東廣場公車站附近設立的旅客諮詢服務中心，提供接待客人的諮詢，為客人免費提供交通路線諮詢和地圖、電話、飲用水等服務。
•公安制證
為方便旅客乘車，武漢站在驗證口專設了“制證點”和“無法識別車票查驗點”。
•商業設施
交換層為車站到達層並設有售票廳、捷運站廳及商業空間。
客運流量
2010年，武漢站日均傳送旅客3000多人次，其中春運40天傳送10多萬人次 ，全年旅客傳送量為403萬人次。
2011年，武漢站全年旅客傳送量為608萬人次。
2012年，武漢站全年旅客傳送量為736萬人次。
2013年12月3日，武漢站全年旅客傳送量突破1000萬人次。
2015年春運40天，武漢站傳送旅客245萬人次，同比增長38%，其中，2月25日，武漢站傳送旅客達8.8萬人次，歷史上首次超過武昌站和漢口站的旅客傳送量。
2016年5月1日，武漢站傳送旅客10.6萬人，創建站以來單日傳送旅客最高紀錄。
2017年春運，武漢站共傳送旅客305萬人次，日均傳送旅客7.62萬人次，其中，2月3日至2月5日（大年初七至大年初九）連續3天突破10萬大關，單日最高10.5萬人次，創下了建站以來，春運傳送旅客新紀錄。
2018年10月1日，武漢站傳送旅客13.5萬人次，再創自建站以來單日旅客傳送量的最高紀錄。
2019年2月10日至2月13日（大年初六至大年初九）連續4天旅客傳送量突破10萬人次 ，2月11日（大年初七）當天傳送11.2萬人次，刷新車站春運單日最高傳送量；4月5日當天傳送13.1萬人次，刷新車站清明假期單日旅客傳送量的最高峰值。
交通換乘
公交線路
| 序號 | 車次 | 始發站 | 終到站 | 首/末班車 |
| 1 | 118路 | 武漢火車站 | 清正路大長山路 | 06:50-19:30 |
| 2 | 297路 | 武漢火車站 | 漢口北大道家具CBD東 | 06:15-20:40 |
| 3 | 382路 | 武漢火車站 | 德平路余家頭水廠 | 06:00-20:30 |
| 4 | 392路 | 武漢火車站 | 友誼大道團結村路 | 06:00-21:00 |
| 5 | 513路 | 武漢火車站 | 魯磨路光谷廣場 | 06:00-20:00 |
| 6 | 525路 | 武漢火車站 | 群力村 | 06:00-21:00 |
| 7 | 540路 | 武漢火車站 | 武昌火車站東廣場 | 06:00-21:00 |
| 8 | 551路 | 武漢火車站 | 解放大道黃浦大街 | 06:00-22:20 |
| 9 | 610路區間 | 武漢火車站 | 解放大道解放公園 | 06:00-22:00 |
| 10 | 634路 | 武漢火車站 | 後湖大道新榮村客運站 | 06:45-21:45 |
| 11 | 610路 | 武漢火車站 | 漢口火車站 | 06:00-22:00 |
| 12 | 643路 | 武漢火車站 | 落雁路雁中咀 | 06:00-20:30 |
| 13 | 夜610路（同610路） | 武漢火車站 | 漢口火車站 | 22:30-05:00 |
| 14 | 機場巴士5號線 | 武漢火車站 | 天河機場2號航站樓 | 09:00-21:00 |
| 15 | 高鐵公交夜班車 | 武漢火車站 | 武漢火車站 | 06:00-21:00 |
註：
1、武漢火車站配套公交站位於火車站的東廣場
2、乘坐公交540路可前往武昌站。
3、乘坐公交610路可前往漢口站。
4、610路設有夜行通宵車（夜610路，22:30-05:00）。
5、武漢站夜間設有高鐵公交夜班車：武漢火車站-武漢火車站（23:00、23:15、23:30、00:00運營）。
軌道交通
武漢站的地下一層設有一個捷運站，名為武漢火車站站，它是武漢捷運4號線武昌方向的終點站。
乘客可在洪山廣場站和中南路站換乘武漢捷運2號線分別去往天河機場方向（漢口火車站）和光谷廣場方向，也可去武昌火車站站乘坐火車前往全國各地。
長途汽車
武漢站配套的長途汽車站為楊春湖長途客運站，位於火車站東廣場南側。前往武漢天河國際機場，付家坡客運站，新榮村客運站等武漢市大型交通樞紐，可在楊春湖客運中心換乘。
•主營線路
英山、葉集、陽新、新洲邾城、孝感、襄樊、仙桃、浠水、武穴、天門、隨州、潛山、蘄春、麻城、羅田、淋山河、荊門、京山、黃州、黃石、洪湖、紅安、廣水、應山、鄂州、大冶、大悟、安慶、鍾祥、安陸。
出租汽車
計程車上客點位於火車站到達層的北側。
特色服務
•刷臉進站
2017年8月，武漢站全面實行“刷臉進站”。旅客在進站通道，通過實名制自助驗證系統終端，掃描車票、身份證，並在系統終端刷臉，就可以完成進站候車驗證，全過程平均5秒。
所獲榮譽
武漢站多次獲獎。其中，包括“中國百年百項傑出土木工程”、“第十屆中國土木工程詹天佑獎”、“中國建築協會魯班獎”三項大獎。
2011年，武漢站獲得“第十屆Brunel建築設計大獎”。
2012年，武漢火車站被評為“全球最美建築”，獲得了芝加哥雅典娜建築設計博物館頒發的“2012年國際建築獎”。
建設意義
隨著京廣高鐵和滬漢蓉快速客運通道的全線貫通，武漢鐵路樞紐的高鐵網路逐漸“織密”，武漢站作為武漢鐵路樞紐的重要組成部分，成為了連線環渤海、長三角、珠三角和成渝等城市群的天然交匯點。同時，由於速度快、運力強，高鐵動車組承擔了武漢鐵路六成以上的運力，從武漢乘坐高鐵可直達全國24個省級行政區，吸引了越來越多的周邊省市旅客來武漢站換乘，促進了中部地區的經濟發展。
