Arbetet på Haymarket busstation kommer att omfatta 11 nya bussstånd vid Charles Street anläggningen.
Stadsfullmäktige bjuder också på ytterligare 3,5 miljoner pund i finansiering från transportdepartementet.
"Charles Street station är en skam - det är inte tillräckligt bra eftersom det är trångt och obekvämt," Borgmästare Sir Peter Soulsby sade.
"Det är helt enkelt inte tillräckligt bra en modern stad som Leicester.
"Vi måste se till att resa med buss till och från Leicester är ett realistiskt och attraktivt val."
En talesman för ett råd sa att projektet skulle "hjälpa till att minska trafikstockningar och köa" på stationen.
Flera kommersiella byggnader kommer att rivas för att öka storleken på den ombyggda stationen och allmänhetens tillgång kommer att förbättras.
Bussstationen är en bas för 25 lokala bussförbindelser och används av 20 000 personer per dag.
En ombyggnad på 10,5 miljoner pund planeras för att bygga ut anläggningar vid Leicesters "krampade" busstation.