北京站始建于公元1901年（清光绪二十七年），原址位于正阳门瓮城东侧（现老车站商城暨首铁文化宫所在地），旧称"京奉铁路正阳门东车站"。随着历史沿革，曾沿用前门站、北京站、北平站、北平东站等站名。1949年9月30日改称北京站至今，素有首都迎宾门之称。
新建北京站位于东单和建国门之间（北京市东城区毛家湾胡同甲13号、邮编100005），东临通惠河，西倚崇文门，南界明城墙遗址，北界长安街，距市中心2.6公里。1959年1月20日开工兴建，9月10日竣工，9月15日开通运营。其建筑雄伟壮丽，金碧辉煌，浓郁民族风格与现代化设施设备完美结合，是建国10周年首都著名十大建筑之一。其建设速度之快、规模之大、科技含量之高，堪称中国铁路建设史上的一个奇迹。开站前夕，毛泽东主席视察新建北京站，后亲笔为北京站题写站名。
北京站为全国铁路客运特等站。占地面积25万平方米。车站布局为纵列式，分为到发场、交接场、调车场。线路管辖：至京山下行7.0公里、京承下行2.3公里。主要担当京山、京秦、京沪、京承、京原、京包线旅客运输任务，并有开往平壤、乌兰巴托、莫斯科的国际和国际联运旅客列车。1998年至2004年，全路五次调图提速，北京站图定列车对数、方向、等级不断发生变化，随着"朝发夕至"、"夕发朝至"列车增加，车站出现早晚两个旅客乘降高峰，特别是假日经济的兴起，给车站各项运输组织工作带来一系列变化，促进客货营销和服务质量提高。
车站现有站台8座。初期，各站台长度371米、面积34133平方米，雨棚6座25100平方米。1976年以来，历次进行站台东扩西延工程延长施工，站台有效长分别增至497米至603米，可接发客车18至20辆，适应了列车扩大编组需要，提高了车站客运能力。2002年，站台总面积为46838平方米，雨棚总面积为27278平方米。2004年4月，北京站扩能改造主体工程交付使用，在全路首次建成站台无柱雨棚79000平方米，新建站台2座、列车到发线3条，大型地下行包库20000平方米。
站舍大楼坐南朝北，东西宽218米，南北最大进深124米，建筑面积71054平方米。站前广场面积40000平方米。站内主要服务设施：大小贵宾室6个，软席候车室1个，普通候车室4个，高架检票厅候车室1个，重点旅客候车区4个；进站天桥2座，自动扶梯6部，直升电梯7座；售票厅、国际售票处、中转签字加快各1处。
北京站客运服务设施现代化改造始于1976年，此后相继建立微机制票；电视监控；行包自动检斤、制票、查询；无线通信；自动广播；引导揭示；自动查询；自动检票和计算机管理9大系统。1998年5月至1999年9月，铁道部和北京市实施北京站抗震加固大修改造工程，实现"风格依旧、面貌一新、功能齐全、科技领先"的构想。北京站引进、开发和使用科技新项目10项，即：中央空调系统；自动喷淋消防系统；客运引导揭示系统；客运多功能广播系统；电话电脑问询及电视监视监控系统；多媒体触摸查询系统；自动检票系统；自动售票机；开通网站服务；启用平面无线灯显调车设备；进一步提高科技管理水平，满足现场和旅客不同需求。
北京站多经系统始创于1980年12月，分为多元经济和集体经济（简称"两经"）。北京站大修改造后，多经辅助设施齐全，设有：京站招待所、商务中心、咖啡厅、旅游部、电影录像厅、新华书店、期刊书报门市部、二楼观光平台、百乐超市、百货柜台、商业一条街、电子寄存柜、小件行李寄存处、行李包裹打包处、红帽子小件搬运处、大都会、中餐厅、芳香鸡快餐厅、阳坊胜利涮羊肉--北京站分店等，形成较为合理的商业布局，不断完善和延伸车站的服务功能。
北京站隶属北京铁路局。行政设7个科室：办公室、劳动人事科、计划财务科、安全科、技术科、客运业务科、职工教育科；生产机构设置：电算统计室；党群设3个部门：党委、工会、团委。下设6个生产车间：客运、售票、运转、环卫、建筑、设备。
北京站是铁路和首都两个文明建设的重要窗口。新站建站至今，北京站累计运送旅客14.2亿人次；办理行包3.13亿件；完成运营收入285.6亿元；在运输生产中创造多项中国铁路客运之最。至2005年底，无一般行车事故2288天，无险-故8388天，无重大、大事故12665天，无工伤死亡6616天，无重伤4574天，无轻伤3384天，实现连续第六个安全年，创历史最好成绩。45年间，共获全国、铁道部、北京市授予"全国红旗车站"、"全国创建文明行业活动先进单位"、"全国用户服务满意单位"、"全路文明车站"、"首都文明单位"、"北京市卫生红旗单位"等104个荣誉称号。2000年8月，被铁道部命名为全路"品牌车站"。2005年1月1日北京站通过了ISO9000国际质量管理体系认证。
北京站是全国铁路客运重要枢纽，在1996年北京西站开通以前，其规模最大、设备最先进。京包、京沪、京山等几大干线把我国辽阔的疆域与首都连结成紧密的整体。北京站发出的旅客列车可直达苏联莫斯科、朝鲜平壤、蒙古乌兰巴托等邻邦国家首都。
北京站地理位置在北京二环路内建国门以南东便门以西，属于市中心。
北京站不仅是首都和人民铁路的重要窗口，而且是中华人民共和国的重要窗口，也是连接首都人民与全国人民、中国人民与世界人民友谊的桥梁和纽带.因此，建设一座现代化的首都车站及搞好北京站的工作具有特殊重要的意义。
1959年9月13日到14日，新站建成之始，毛泽东主席、-主席、-委员长、-总理和中央其它领导同志，曾先后到站视察，并做了重要指示。毛主席亲笔题写了“北京站”三个大宇。车站根据周总理指示将这三个立体大字放置车站正面中央正上方。
至1959年9月25日，中央各部委的领导同志、各国驻华使团、专家、国内各民主人士、人民代表、政协委员、人民团体、工人、学生、干部、市民等共计38448人，先后到站参观。其中副部长以上中央领导同志159人、元帅9人、将军16人、民主人士68人，政协委员1300人，各国使节、外国记者及专家共622人。
2019年10月7日，北京站车站大楼入选第八批全国重点文物保护单位名单。
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