站场设计由铁道部第三设计院（今铁道第三勘察设计院集团有限公司）负责，站房大楼由着名建筑师杨廷宝、陈登鳌主持，国家建工部第一建筑设计院和南京工学院合作承担设计。车站设计进度迅速，同年12月上旬完成全部设计方案，12月10日中央批准设计方案。时任国务院总理周恩来也十分关心新北京站的设计建造工作，由站名的位置方向，到贵宾室的环境布置，均曾经过问。在审定设计方案时，周恩来提出在主楼两翼各增加一座角楼的建议也被采纳。
建设.1959年1月20日，新站建设工程正式动工。施工人员最多时达2万余人