2000年12月,上海轨道交通3号线开通,其中途径上海站,并设有上海火车站站的上下客站。其主要进出口设在北广场,并通过地下过道与南广场相连。2005年12月,四号线运营后,与三号线共线运营,其中包括上海火车站站。2005年11月,位于上海站西北侧的上海长途客运总站投入运营。北广场成为客运和列车的主要换乘场所。2009年起,为适应上海世界博览会召开,而导致铁路运输的客流激增。北广场开始进行大规模改造。2010年5月29日,北广场交通枢纽建成启用。　上海火车站周边公交及地铁线路　经过　上海火车站　的线路:　轨道交通4号线　轨道交通1号线　轨道交通3号线　经过　上海火车站(中兴路)　的线路:　78路140路859路963路　经过　上海火车站(普善路)　的线路:　744路　经过　上海火车站(秣陵路)　的线路:　沪唐专线　经过　上海火车站(民立路)　的线路:　510路　经过　上海火车站(恒丰路)　的线路:　南新专线　申方专线　新嘉专线　41路58路185路234路332路510路741路844路845路955路　经过　上海火车站(天目中路)　的线路:　13路58路63路319路329路332路502路510路948路　经过　上海火车站(共和路民立路)　的线路:　573路　经过　上海火车站(梅园路共和路)　的线路:　沪唐专线　502路723路　经过　上海火车站(民立路共和路)　的线路:　768路　经过　上海火车站(南广场;轨道交通1号线上海火车站)　的线路:　机场五线　申川专线　隧道三线　隧道夜宵线　64路95路95路区间104路109路113路234路301路302路308路315路322路324路328路329路802路837路844路927路930路941路　经过　上海火车站(北广场;轨道交通3,4号线上海火车站,长途汽车客运总站)　的线路:　新川专线　106路115路117路305路306路310路817路823路912路929路942路　经过　上海火车站北广场(轨道交通3,4号线上海火车站,长途汽车客运总站)　的线路:　962路