北京南站的历史可以追溯到1897年。1896年，清政府修建了卢汉(卢沟桥-汉口)铁路。1897年，铁路从丰台连接到马家堡，在距离永定门3公里的马家堡建起了客货混合站。

1902年，马家堡站改名为永定门站。此后的50多年里，永定门站一直是北京到上海、广州的火车始发站。

1957年，永定门客运站建在永定门站西1公里处。

1988年，永定门站正式更名为北京南站。停靠北京南站的列车主要是开往河北、山东、山西三省部分城市的短途慢车。

20世纪90年代末，随着人民生活水平的提高和黄金周制度的实施，越来越多的游客外出旅游。1999年，北京南站开行了去野三坡、云居寺的郊游列车。

2006年5月9日晚，北京南站最后一趟列车3354次，北京南站开往乌海西站的2141次旅客列车驶离车站，北京南站退出历史舞台。

2006年5月10日，北京南站正式启动车站封闭改造。

2008年8月1日，京津城际铁路开通，北京南站正式重开，成为中国第一个高标准、现代化的大型综合交通枢纽。

北京南站的站房是一个椭圆形的双曲穹顶，从远处看像一个飞碟。从南北方向看，中央主楼微微凸起，东西两侧各有两个钢篷，类似于横向拉伸的祈年殿。设计融合了古典建筑“三重檐”的传统文化元素。

北京南站主体建筑材料为银铝板，最高标高为https://www.zhucesz.com/米，檐口高度为https://www.zhucesz.com/米。两侧雨篷为索状钢结构，钢雨篷为灰白色，中间嵌有透明采光玻璃。不同规格的挑梁形成波浪形扇形，使整个雨篷形成一个下降的双曲面，与主站房遥相呼应，最高点https://www.zhucesz.com/米，檐口高度https://www.zhucesz.com/米，占地6万多平方米。

地面部分长轴500米，短轴350米；地下部分长轴https://www.zhucesz.com/米，短轴https://www.zhucesz.com/米。沿地面长轴的两翼为三跨钢结构透明雨篷，中间站房为椭圆形高楼，地上两层，地下三层。站房屋顶中轴线处设置天窗，以获得自然采光。天蓬上方也大规模设置了天窗。地下室墙面用了红墙，对面是商业设施的白墙，突出对比效果。

北京南站主体共五层，分别是：高架候车大厅、站台轨道层、换乘大厅、地铁4号线、地铁14号线站台。地上2层，地下3层，平台位于地下一层。高架候车层为地上二层，中央为独立候车室，四角为售票办公楼，东西两侧为进站大厅，南北向设有候车区，可容纳https://www.zhucesz.com/万人同时候车。站内共有84台窗口自动售票机，39台自动售票机。值机全部由自动值机系统控制。

出发大厅位于地面二层，占地10000平方米。https://www.zhucesz.com/有23个检票口，位于东西两侧，彼此相对。比如东侧的1号检票口正对着西侧的1号检票口，两个检票口之间的距离大约在50米左右。

地下换乘大厅和高架候车大厅设有人工售票系统和自助售票系统，其中高架候车大厅四角设有上下两层售票办公楼，可用于人工售票，旁边还设有自动售票系统

乘客可从高架候车大厅相应值机通道下楼进入站台，也可从地下换乘层快速入口通道上楼进入相应站台(由于施工原因，后一种入口方式尚未启用，出口方向以蓝线表示)。北京南站开通了7个地下快线站，实现了站内所有始发列车的全覆盖，将乘客在地下换乘层的最快停靠时间缩短至10分钟。京沪高速入口区位于地下换乘层东通道3号入口南侧，京津城际高速入口大厅位于地下换乘层东通道7号入口北侧。

截至2017年9月，北京南站轨道层共有13个站台、24条到发线、3个客车场。其中，由北向南，普速场至发车线共设五站三站台；高速领域有12条到发线，6个站台；城际场有7条到发线，4个站台。

北京南站的地面公交主要集中在南北广场和永外幸福路。公交线路15条，其中常规线路12条，夜间线路3条。

地铁站厅位于地下一层综合换乘大厅中间，地下二层为4号线站台，地下三层为14号线站台。两条线路均采用岛式站台设计。4号线车站自西北向东南走向，垂直于地面铁路；4号线车站走向为西南至东北，与地面铁路平行。两条线垂直交叉，站台中间的那条用楼梯连接。