由於九廣鐵路（英段）（即現時東鐵綫）進行現代化及電氣化工程，沙田站亦進行該工程，於原址興建一座耗資5600萬元的新車站，並設有各種商店，車站則加建成4個月台。而九廣鐵路總部也同時遷移到沙田站上蓋的九廣鐵路大廈（現稱連城廣場），並將尖沙咀火車站的鐘樓之大鐘遷往沙田站作擺放。1982年5月6日，第一期電氣化工程完成，九龍站至沙田站以電氣化列車行駛。而沙田站亦因此成為電氣化列車的終點站；與此同時，柴油列車南行列車也同時以沙田站作終點站，乘客可於沙田站轉乘列車前往九龍或新界。雖然於1983年5月2日的第二期電氣化工程完成令電氣化列車的總站延至大埔墟站，但仍有部份列車以沙田站為總站，以疏導沙田站大批乘客。到了1984年4月17日，尖沙咀鐘樓的銅鐘被運往沙田站的公眾區。