将站址东移至高梁桥以东、和西直门护城河之间的地块。由于该地块南北为高梁河和西直门外大街、东西为高梁桥斜街和护城河，地块狭窄，测绘团队最终决定将地块以北的高梁河填平以兴建站场，同时将原河道向北改道。改道后的高梁河呈“几”字形半包围站场，因此被称为“转河”或“钻河”。西直门车站于1905年12月开工，1906年8月竣工。当时车站设有站房、站台、天桥、机车库及宿舍等设施，其中站房、站台和天桥由詹天佑亲自设计：站房面积2300平方米，外立面呈长方形，位于站场东部。站房整体为西式建筑风格，主入口及站台侧为