לאחר הקמת מדינת ישראל, התחנה שימשה כתחנה משולבת לנוסעים ומשאות בקו חיפה-תל אביב. עד שנות ה-90 התחנה לא משכה ציבור נוסעים גדול. המשורר אהוד מנור, שהנציח את בנימינה בשיריו השונים, הזכיר גם את הרכבת שעברה במושבה בשיריו "בן יפה נולד" ו"הבית ליד המסילה".
רכבת ישראל החלה בסוף שנות ה-90 בשדרוג התחנה הן מבחינת עיצובה הפיזי והן מבחינת תפקידה ברשת הרכבות הארצית. הוקם אי רציפים שחובר לרציף הקיים באמצעות מנהרה, הוקמו שני גשרים להולכי רגל (האחד למעבר בין הרציפים והשני לעקיפת פסי הרכבת והתחנה), החניון הורחב משמעותית מתפוסה של כ-150 מכוניות לתפוסה של כ-1000 מכוניות והוקמו מבני משרדים ששולבו בשימור המבנה ההיסטורי של התחנה.
השינוי התפקודי של התחנה הפך אותה לתחנה היחידה שבה עוצרות הרכבות המהירות שבין תל אביב וחיפה. הנסיעה מהתחנה למטרופולינים חיפה ותל אביב הפכה למהירה במיוחד ותושבי האזור החלו להשתמש בתחנה בתדירות גבוהה במיוחד. התחנה גם הפכה לתחנת קשר בין הקו הפרברי שבין תל אביב ובנימינה לבין הקו הבין-עירוני שבין תל אביב וחיפה. לכן כל הנוסעים מתחנות הרכבת קיסריה - פרדס חנה, חדרה מערב, נתניה, בית יהושע והרצליה לחיפה נאלצים להחליף רכבת בבנימינה, וכך גם הנוסעים בכיוון ההפוך. כך הפכה בטווח זמן קצר מאוד לתחנה סואנת מאוד שמשכה אליה ציבור נוסעים גדול. העומס שנוצר בתחנה בתחילת שנות האלפיים הוביל את שר התחבורה אפרים סנה לקדם תוכנית לפתיחתה מחדש של תחנת הרכבת זכרון יעקב שהייתה פעילה בימי המנדט הבריטי. התחנה נועדה לשרת את אזור עפולה והעמקים, ובכך להפחית מהעומס על התחנה בבנימינה. התוכנית לא מומשה, כנראה בשל ההסלמה במצב הביטחוני בעיצומה של האינתיפאדה השנייה והחלפת שר התחבורה.
ב-16 ביולי 2001, בוצע פיגוע בתחנה. מחבל מתאבד ניסה להיכנס לתחנה. בעקבות האבטחה המתוגברת, הוא הלך לתנת האוטובוס הסמוכה שם פוצץ את עצמו. בפיגוע נהרגו חיילת וחייל, רב"ט חנית ארמי וסמל אבי בן הרוש. אנדרטה שהוקמה בכניסה לתחנת הרכבת מאזכרת את שני הנרצחים.
בדיוק חצי עשור לאחר מכן, ב-16 ביולי 2006, בעיצומה של מלחמת לבנון השנייה, שותקה תנועת הרכבות מהתחנה צפונה לאחר שטיל קטיושה פגע בתחנת תפעול בחיפה והרג שמונה מעובדי רכבת ישראל. כעבור כמה ימים, בלחץ ציבור הנוסעים, חודשה תנועת הרכבות עד תחנת הרכבת חיפה חוף הכרמל.
בשנות האלפיים, הפיתוח המואץ של האזור בחסות תחנת הרכבת הביא לחיכוכים בין התושבים הוותיקים של בנימינה לבין מקדמי תוכניות הפיתוח. במקרה אחד, התושבים הזדעזעו כאשר גנן מטעם רכבת ישראל כרת עצי אקליפטוס עתיקים שהיתמרו בצמוד לתחנת הרכבת. במקרה אחר, בעקבות תאונות חוזרות ונשנות במפגש כביש-מסילה במרכז המושבה, הורה שר התחבורה שאול מופז על סגירת המפגש עד שיוחלף בהפרדה מפלסית. תושבי בנימינה זעמו על הפגיעה במרקם החיים במושבה, שחלקה המערבי נותק מחלקה המזרחי. כמו כן, הם הביעו התנגדות לאופי של תוכנית ההפרדה המפלסית, שהורכבה ללא התחשבות בסביבה האקולוגית ובתושבים.
הפרדה מפלסית בבנימינה.
מסילת הברזל חוצה את בנימינה משך כל שנות קיומה. למרות הפיתוח המואץ באזור, במושבה עדיין קיימים מעברים מיושנים החוצים את פסי הרכבת - מנהרה קטנה במיוחד שאינה מאפשרת מעבר לכלי רכב גדולים (כגון, אמבולנס או אוטובוס) ומפגשי כביש-מסילה רגילים. התוכניות השונות שהוצעו בסוף שנות ה-90 נתקלו בסחבת בירוקרטית, וגם כיום ההפרדות המפלסיות בבנימינה עדיין בשלבים שונים של תכנון, אישור וביצוע.
באמצע העשור הראשון של שנות האלפיים אירעו כמה תאונות רכבת, שהעלו את הדרישה להקמתן של הפרדות מפלסיות ברחבי הארץ בכלל ובבנימינה בפרט. בין התאונות הללו הייתה תאונה קטלנית בסוף 2004 שאירעה בסמוך לבית חנניה שמצפון לבנימינה. תאונה קטלנית נוספת באמצע 2005 גבתה מחיר כבד מאוד (שמונה הרוגים וכמאתיים פצועים) כאשר רכבת התנגשה במשאית שנתקעה על פסי הרכבת, ונודעה בשם אסון רבדים כשמו של הקיבוץ שלידו אירעה. כשבועיים לאחר מכן נהרג במרכז בנימינה נער רכוב על אופניו שחצה את המסילה. הוריו של הנער החלו בהפגנות שבועיות בסמוך למקום שבו נהרג בתביעה להקים הפרדה מפלסית במקום מפגש כביש-מסילה ואפילו להוציא את מסילת הרכבת מבנימינה. ב-8 ביולי 2005 אירעה תאונת רכבת נוספת במפגש בין מסילה לדרך חקלאית ליד היישוב אחוזם שבה נפצעו עשרות בני אדם. נסיבות התאונה באחוזם דמו מאוד לנסיבות אסון רבדים, שאירע כשלושה שבועות קודם לכן. ריבוי התאונות העלה על סדר היום הציבורי את חשיבותן של ההפרדות המפלסיות בין מסילות ברזלים ודרכים אחרות.
בסוף 2005 כמעט ואירע אסון נוסף במפגש כביש-מסילה בבנימינה, כאשר מיניבוס נתקע על מסילת הברזל. התאונה הסתיימה ללא אבדות בנפש, משום שיושבי המיניבוס הספיקו להימלט לפני שהרכבת פגעה במיניבוס.
ב-25 בינואר 2006 התכנסה ועדת הכנסת לענייני ביקורת המדינה על מנת לבקש חוות-דעת ממבקר המדינה בנוגע לריבוי תאונות הרכבת במפגשי כביש-מסילה. בישיבה התעמתו אנשי רכבת ישראל עם אנשי משרדי התחבורה, הפנים והאוצר על האחריות לסחבת באישור התוכניות להפרדה מפלסית בבנימינה. יו"ר הוועדה, חברת הכנסת מלי פולישוק-בלוך, סיכמה את דיוני הישיבה: "הרכבת טוענת שההחלטה לגבי התכנון נדחתה שש שנים ואנשי התכנון אומרים דברים קצת שונים. התוצאה ברורה, אנשים נהרגו שם בבנימינה בגלל מחדלים של הבירוקרטיה הישראלית." כשבועיים לאחר מכן כבר אושרו התוכניות להפרדות המפלסיות בבנימינה בהתערבותו האישית של שר התחבורה מאיר שטרית.
תאונת הרכבת בבית יהושע שאירעה ב-12 ביוני 2006 המחישה לגורמי התכנון השונים עד כמה נחוצה הקמתן של הפרדות מפלסיות ברשת פסי הרכבת בישראל. כמה ימים לאחר האסון, טען אריה זיתוני, ראש המועצה המקומית בנימינה-גבעת עדה, שהסחבת בהקמת ההפרדות המפלסיות במושבה תביא בעתיד הקרוב לאסון דומה. ואכן, פחות משבוע לאחר תאונת הרכבת בבית יהושע, נתקע אוטובוס במפגש כביש-מסילה במרכז בנימינה. התנגשות הרכבת באוטובוס הייתה בלתי-נמנעת, אך הסתימה ללא נפגעים בנפש בזכות מנוסתם של נוסעי האוטובוס. כבר באותו היום הכריז שאול מופז, שר התחבורה שנכנס לתפקידו זמן קצר קודם לכן, על סגירת המפגש למכוניות עד להקמתה של הפרדה מפלסית.
ראש המועצה המקומית אריה זיתוני מחה על הסגירה החפוזה של המפגש. בין השאר, טען שהשימוש במנהרה הקטנה הסמוכה אינו אפשרי עבור כלי רכב גדולים (כגון, אמבולנס או אוטובוס), מה גם שהעומס במנהרה יצר פקקים ארוכים. לטענתו, סגירת המפגש ניתקה את האזור המזרחי והאזור המערבי של בנימינה וזרעה "תוהו ובוהו" בסדרי התחבורה באזור. סגירת המפגש גם מסכנת את התושבים בשעת חירום, משום שאמבולנסים וכבאיות נאלצות לבצע עיקוף גדול כדי להגיע לאזורים מסוימים של בנימינה. כעבור כמה ימים הגישה המועצה המקומית עתירה לבג"ץ נגד הוראתו של שר התחבורה.
ב-26 ביוני 2006 כ-500 מתושבי בנימינה בהנהגתו של ראש המועצה זיתוני יצאו להפגנה נגד סגירת המפגש. התושבים הפגינו גם נגד התוכנית הקיימת של ההפרדה המפלסית, שתזרים לתוך המושבה כמות גדולה של כלי רכב מכביש 4. באחד האירועים המסעירים ביותר שידעה בנימינה מאז הקמתה, הגיעו למקום ההפגנה כוחות משטרה גדולים. כמה מהמפגינים נעצרו בחשד שגרמו להפרעות בתנועת הרכבות במקום ושנחשדו בפגיעה באחד השוטרים. זיתוני עצמו נשכב על פסי הרכבת כאות מחאה. ביום ההפגנה הודיע שר האוצר אברהם הירשזון כי פרויקט ההפרדות המפלסיות בבנימינה יועבר מיידית למועצה הארצית לתכנון ולבנייה כ"פרויקט בעל חשיבות לאומית". גם ב-24 ביולי 2006, בעיצומה של מלחמת לבנון השנייה, כשנשמעה אזעקה לראשונה מדרום לאזור חיפה, לא נפתח המפגש לתנועת מכוניות למורת רוחם של התושבים שחששו כי אמבולנסים וכבאיות לא יוכלו להגיע במהירות המרבית לאזור נפילת טילים.
ב-16 באפריל 2007, לאחר מאבק ארוך של תושבי בנימינה ועמותת אדם טבע ודין, אושרה תוכנית ההפרדה המפלסית תוך התחשבות בסביבה האקולוגית ובתושבים. ביצוע ההפרדה המפלסית הותנה בסלילת כביש עוקף בנימינה שיזרים את התנועה מכביש 4 מסביב למושבה ולא דרכה.
ב-26 ביוני 2007 כ-100 מתושבי בנימינה קיימו הפגנה בתחנת הרכבת, לאחר שחלפה שנה ללא התקדמות בביצוע חלופות למעבר שנסגר. המפגינים קראו לפתיחה מחודשת של מפגש הכביש-מסילה, ועד שימצאו פתרונות חלופיים.
בחורף 2009 נסתיימה בניית ההפרדה המפלסית, אולם, למרות ההבטחות, בניית הכביש העוקף את בנימינה לא החלה אפילו. בקיץ 2009 פרסמה מע"צ מכרז לביצוע הכביש העוקף.
ב-6 ביולי 2010 נחנכה ההפרדה המפלסית במעמד שר התחבורה והבטיחות בדרכים ישראל כץ.
מבנה התחנה.
מסילה כפולה עוברת בתחנה - מסילה מערבית (צמודה לרציף 2) לרכבות צפונה ומסילה מזרחית (צמודה לרציף 1) לרכבות דרומה. מסילה נוספת שעוברת בתחנה (צמודה לרציף 3) משמשת רכבות המסיימות את נסיעתן בתחנה - המסילה הזו מסתעפת מערבה מהמסילה הכפולה מדרום לתחנה ומתכנסת בחזרה למסילה מעט צפונה מהתחנה. במקביל למסילה הנוספת מסתעפות עוד שתי מסילות, אך הן אינן צמודות לרציפים ומשמשות רק רכבות משא.