台湾铁路管理局营运，由于客运量增加，在车站右翼仿造原样式、材质进行扩建，于民国39年（1950年）10月完工，民国59年（1970年）7月台铁局宣布新竹、台中、台南及嘉义将开辟货柜装卸车站，民国75年（1986年）台中－丰原间的台中线双轨工程铁路通车。内政部于民国84年（1995年）指定台中车站站体与月台为二级古蹟（今为文化部所辖国定古蹟），同年车站屋顶更换为钢浪瓦，然而在民国88年（1999年）台湾发生九二一大地震，车站再次面临严重损伤，站体以钢骨及钢板作为安全补强，于民国94年（2005年）整修完毕。