2005年3月17日零时起，南京站站场改造工程展开，由8股道增建为10股道，站台也由3座增建为4座，所有站台改建成高站台，并新建面积5万平方米无柱雨棚，和2座天桥和1条地道。同时南京站部分运输工作向南京西站和中华门站分流。2005年8月12日，南京地铁1号线南京站开通试运营。9月1日，改建后的南京站开始进行为期20天的试营运，候车大厅和站前广场通过了验收。同年9月21日正式营运，49趟原在南京西站、中华门站到发的列车改在南京站始发。
新建北站房.2009年底，南京站开始进行北扩