立川駅
乗り入れ・接続路線
JR東日本の中央本線・青梅線・南武線の3路線が乗り入れている。このうち、中央本線は当駅の所属線であり、当駅を含む区間は、運行系統上は「中央線」と案内される（運転形態の詳細については該当記事を参照のこと）。また、大月・甲府方面へ向かう中距離電車の運転区間の東端となっている。
青梅線は一部電車が中央線新宿・東京方面への直通運転が行われている。また、中央本線国立駅から武蔵野線へ直通する「むさしの号」も乗り入れている。
JR以外の路線への乗り換えとして、当駅西側を多摩都市モノレール線が縦断しており、立川北駅、及び立川南駅と接続している。
駅構造
島式ホーム4面8線および、貨物線・留置線・引き上げ線4線を有する地上駅。中央線は2面4線であり、青梅線直通列車とでは同一ホームで乗り換えが可能である。2008年3月15日ダイヤ改正で「スーパーあずさ」の一部列車（後述）と、同一車両で運行する「中央ライナー」（月曜日の17日から運行）が停車するようになったため、中央線上下本線の3・6番線ホームの有効長は12両編成分となった。他のホームは青梅線用の1・2番線が10両編成分、中央線待避線の4・5番線が11両編成分、南武線用のホームが6両編成分である。
JR中央線と青梅線当駅 - 青梅駅間は、2020年代前半（2021年度以降の向こう5年以内）をめどにオレンジ帯の電車に2階建てグリーン車を2両連結させ12両編成運転を行う。そのためオレンジ帯の電車が停車する1・2・4・5番線は、ホームの12両編成対応改築工事や信号設備改良・構内配線の一部変更などが実施される。
特急列車の停車
「スーパーあずさ」の一部が2008年3月15日から、「あずさ」と「かいじ」全列車が2005年12月10日から停車するようになった。また、「成田エクスプレス」は高尾駅に乗り入れる1・5・50・52号が停車する。なお、2012年3月17日実施のダイヤ改正から、「スーパーあずさ」は最速達列車の上り14号、下り19号を除き全列車が当駅に停車。2019年3月ダイヤ改正から、当駅通過の特急「あずさ」は下り11号（新宿11:00発）・上り12号(松本10:10発)に変更され、旧来の上り14号・下り19号は当駅に停車する形となった。また同日運転開始した「富士回遊」も臨時列車を含めて全列車停車である。
立川駅ステーションルネッサンス
後述するが、当駅には多くの乗客が利用するにもかかわらず、以前は改札口が2ヶ所（現在の東改札とグランデュオ改札）しかなく、各ホームからコンコースへの階段も1組2本ずつのみだったために、混雑がひどかった。
このため、「立川駅ステーションルネッサンス」として、自由通路西側に人工地盤を設置しての増床、みどりの窓口と旅行カウンターの機能を複合した新びゅうプラザおよび総合案内カウンターの開設、改札口・トイレ・階段・エスカレーターの増設、駅ナカ商業施設「エキュート立川」の開業、南北自由通路の改修などの大規模な駅舎改良工事を行った。
エキュート開業に先立ち、2007年9月9日に新しいびゅうプラザを開設し、同月30日に西改札の供用開始と発着番線の表示変更が行われ、同年10月5日にはエキュート立川の第1期部分が開業し、同時に南改札口の供用を開始した。エキュート立川は大宮駅・品川駅に続く最大規模の駅ナカ商業施設で、場所は南北自由通路と乗り換え専用跨線橋（改札口設置でコンコース化）との間で、各ホームを覆う形である。エキュートとしては初めて脱「駅ナカ」を目指し、乗降客に加えて近隣住民の利用を見込み、駅周辺まで商圏を広げる脱「駅ナカ」戦略の試験ケースとするものである。そのため、同じ「エキュート」という名前の施設が改札内・改札外に立地している。開発面積は約11,500m²（II期開業時、ホテル部除く）で、先に開業していた大宮・品川の2倍強である。ホーム上の空間を利用して、改札内およびそれと連絡する2階部分とその上の3階が主な店舗スペースとなっている。4階には通勤客の利便性を考慮して保育所やクリニックを設けている（クリニックのみ6月2日開業）。さらに10月7日には第2期部分の開業として駅南口に面した複合ビルが完成し、1 - 4階に店舗が、4 - 12階にJR系列のホテルメッツ立川が開業した。
しかし、乗降人員の増加が著しく南北自由通路の混雑が解消しないため、安全性・利便性・回遊性の向上を目的として、立川駅西側新自由通路が2016年8月に供用開始された。これは、JR東日本が事業主体となり立川市と国も費用負担して、駅西側（モノレール高架下）に南北のペデストリアンデッキを結ぶ形で建設されたもので、新設された北改札が接続しているほか、商業施設や広場も設けられた。
駅周辺
駅周辺は東京でも有数の商業地・繁華街として発展しており、吉祥寺、町田、八王子と合わせて多摩地域の4大商業地である。北多摩・西多摩地区の拠点である。
バス路線
北口・南口から立川バス・西武バス・京王電鉄バスによって市内や近隣の市町へ多数のバス路線が運行されている。各駅までを結ぶ路線の他、住宅地域や団地、郊外の各種拠点までの輸送を担っている。多摩都市モノレールの開通による利用者の流出や、路線の改廃、道路の拡幅・改良、自動車使用の傾向変化に伴って周辺道路の渋滞が少なくなったことにより、運行の定時性は向上している。
ペデストリアンデッキ下のバスターミナルへの集約が進んだため、以前に比較して雨天時などでもスムーズな乗り換えが可能になった。特に南口乗り場は従来は駅から離れた場所に設置されていたが、自由通路出入口の直前に面積も広げて新設されたため、利便性が向上している。北口の14 - 16番乗り場は、以前と変わらず駅前通りの歩道上に設置されている。
また、北口からは羽田空港や成田空港への空港連絡バスや上田・小諸方面への高速バス、京都・大阪・神戸・鳥羽方面への夜行高速バスも運行されている。
立川バスは、多摩都市モノレールが開業するまでは下記以外にも福生駅（福生市）、南街（東大和市・2011年現在も運行している西武バス「南街」行とは別ルート）、国学院大学（八王子市）、北野（埼玉県所沢市）、そして短距離路線であった東緑川（立川市内）などへの路線が存在していたが、いずれも多摩都市モノレール全線開通までに廃止されている。また、モノレールと路線が重複している西武拝島線玉川上水駅以北への路線は開業時に整理・減便され、芋窪（東大和市・西武バスと都営バスの停留所とは別位置）行は系統自体が短縮（立川駅 - 玉川上水間廃止）された。村山団地を結ぶバスも朝夕の便のみ立川直通となっており、昼は玉川上水で分断された(ただし、玉川上水経由イオンモール行きが村山団地南部を通る)。
武蔵村山市や瑞穂町方面への路線もかつて砂川七番経由だったが、米軍立川基地跡地の再開発に伴い国立病院（国立病院機構災害医療センター）や立川警察署を経由し、中央南北線を走行するルートに変更されている。
拝島・瑞穂両営業所廃止と福生営業所開設に伴うダイヤ改正に伴い立川駅発着の路線では、拝島営業所行きの一部は牛浜駅入口まで延伸され、福生市内乗り入れが復活しているほか、村山団地線の立川玉川上水駅間の昼間廃止、玉川上水駅分断と玉川上水経由イオンモール行きの開設、砂川三番経由イオンモール行きの増発等が行われた。
西武バスは、以前は西武球場前経由所沢駅行（現・所沢駅西口）が定期運行され、その後西武球場前行に短縮されて野球開催時の運転となっていたが、これも短縮の上、多摩都市モノレールの上北台駅発着に変更されている。なお、2014年、西武プリンスドーム発の便が立川駅北口に乗り入れるようになった。また2015年7月には、立川駅北口発西武プリンスドーム行きが立川バスとの共同運行と玉川上水駅乗り入れの上復活した。立川バス共々立川駅から所沢市乗り入れの復活である。また、2011年11月19日からは土・日曜、休日のみだが三井アウトレットパーク入間への直行バスを立川バスとの共同運行の上運行を開始し、立川バス共々立川駅から埼玉県入間市への乗り入れを開始した。2015年現在は、久米川駅行、東村山駅西口行、イオンモール行など多数の路線が運行されている。
京王バスは、かつては府中駅や日野駅へ行くバスがあったが廃止された。2015年現在は立65高幡不動駅行のみが通常中型車で運行されている。この路線は、多摩モノレールの開業により減便傾向にあり、2時間間隔の運行である。なお、日野駅へは、高幡不動駅行きが立64から立65へ改変した際に市民センターふれあいホール経由で乗り入れている。かつては日野橋付近の停滞に巻き込まれることが多かったが、日野バイパスの完成により、定時性は高くなっている。
都営バス（東京都交通局）は、1985年まで八王子駅北口行（立73系統）が運行されていたが、慢性的な交通渋滞などによって路線は廃止、管轄の八王子支所も閉所された。廃止後は京王バスの立73・日50系統が運行されている。立73は2015年3月29日をもって廃止された。
2010年5月14日からは、青梅線終電後の帰宅に対応するため、西東京バスにより河辺駅行「深夜ご帰宅バス」が運行されている。
なお、立51・立70・立71系統は立川バスと西武バスの共同運行となっている。
北口のルミネ東側に、立川バス・西武バスの案内所が設置されている。