El complejo ferroviario es un conjunto de estaciones y de edificios que se han ido ampliando según aumentaban los servicios ferroviarios ofrecidos a los ciudadanos.

La antigua estación no tenía tamaño suficiente para acoger la llegada de la alta velocidad a España, en 1992, por lo que se planificó una gran remodelación de la estación bajo la dirección del arquitecto Rafael Moneo. La operación consistió en la construcción de dos nuevas estaciones de gran capacidad completamente nuevas, la estación y la estación de cercanias. La ampliación incluyó un intercambiador de Metro.

El núcleo de la estación es el edificio histórico, que se respetó como distribuidor y se le añadió un vestíbulo-jardín tropical bajo la fabulosa marquesina de andenes. Desde aquí se puede acceder al resto de zonas de la estación: la zona comercial, acceso a Cercanías e intercambiador, salas de embarque y andenes.

Esta es una de las estaciones más utilizadas de Europa y del mundo.