利用陇海线将中国获得的物资通过海运运送至日本本土十分方便，因此日占当局整修了徐州站站台，修建了6股火车道和站台旅客上下车的地下通道。增加了机务段中机车的数量，从原来的30辆增加到了40辆。抗战胜利后车站复名徐州站至今。1948年车站以及陇海线线路在淮海战役中再次被毁。1948年12月1日解放军攻占徐州后，徐州铁路和徐州政府紧急抢修在战争中被毁的铁路，1949年5月，全线修复通车，此时车站配有客场(客车到发线5股、停车线2股、旅客站台3座、站房和票房各1座)，货场(货车到发线7股、调车线12股、小货台4座