27年（昭和2年）小田原急行铁道（现小田急电铁）于西口分别设站。京王线在新宿的端点原非今日的新宿站，而是在新宿追分交差点，也就是现在的新宿三丁目站位置一带（伊势丹交差点南侧路上）。之后移往本站站旁并定名为京王新宿站，1945年（昭和20年）因空袭造成初台变电所毁损，京王线电压下降无法行驶南口跨线桥的急弯，同年7月再迁至预定地，也就是现在的西口。1952年（昭和27年），西武铁道的新宿线延伸至现今之西武新宿站（歌舞伎町附近）。京王与小田急的月台过去都在地面，月台编号以国铁（现JR）→小田急→京王的顺序