拆除原有混凝土雨棚，改建为中国第一个钢结构无站台柱大跨度连续拱式雨棚，同时改建原有1至6站台并抬高到1.2米，向西延长两条到发线，向南延长高架候车通廊等。2004年7月12日，北京站扩能改造主体工程通过了初步验收并交付使用。2008年6月，为迎接北京奥运会的来临，北京火车站全面增加双语标志以方便外国游客出行，除了首次挂上英文站名「Beijing Railway Station」，同时在出站口、售票厅等引导标志牌也加上英文对照。2008年7月改建完成的北京南站成为京津城际铁路的始发站，继续分担了北京站始发