当时清朝政府签订了丧权辱国的《辛丑条约》，英国军队为了军事运输需要和加强对北京城的控制，强行将铁路从永定门修至前门。 1901年12月10日，第一台机车驶达没有站舍的正阳门东车站。
直到1906年，这里的站舍才正式竣工并开通使用，车站全称为“京奉铁路正阳门东车站”。 一百多年前，正阳门东车站只有三座站台，候车室总面积1500平方米，可容纳旅客4000人。1907至1910年间日办理列车8对，还只能在白天运行。但这在当年，却是全国最大的火车站，也是最大的交通枢纽。
此后，北京站数次易名。 1937年卢沟桥事变后，正阳门东车站被日军占领，更名为“前门站”，第二年6月10日又易名为“北京站”。1945年，日本宣布无条件投降，同年10月，再次更名为“北平站”，第二年，又一次改为“北平东站”。 1949年，北京和平解放。9月30日，北平东站正式改为北京站，沿用至今。
其间，车站进行了多次改造和扩建。 从60年代开始，北京站进行了大规模的扩建，兴建了站南天桥、候车室、行李房、邮政楼、铁路旅客服务公司、站北广场等工程，站舍总面积达到19.2万平方米，成为全国规模最大的现代化车站。
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。
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。
