间车站完成了站场增加股道、增建旅客天桥、扩建折返段等工程。同时因铁路货运的发展，西直门车站成为当时北平主要的粮食供给站，车站周边新建了大量粮仓，形成了粮食市场的格局。1936年末车站开始被日军控制，初期划归满铁北支事务所管理，1939年改由新成立的华北交通管理。车站在日军控制期间实行军事化管理，不对普通市民开放。为方便日军将门头沟煤炭外运，华北交通将西直门站原有货栈改建为煤仓同时将原有电力、信号、轨道等设施进行升级改造。1945年日本投降后，车站由国民政府平津铁路管理局，1946年车站扩建车房至18间。