駅前にはバス停が2箇所存在し、大館駅前バス停は駅舎前のロータリーに設置され、駅前バスステーションは大館駅から100メートルほど離れる秋北バス本社ビル1階に設置されている。
JR貨物の施設は旅客駅南口の西側にある。2面2線のコンテナホーム（ヤード）が設置され、複数の留置線も敷設されている。荷役線は、駅の着発線から下川沿駅方面へ伸びる引上げ線から駅方向へ戻るように分岐している。長さは100メートル程度と短い。当駅はコンテナ貨物の取扱駅となっている。取り扱うコンテナは12フィートのJR規格コンテナのみ。産業廃棄物・特別管理産業廃棄物の取扱許可を得ており、これらが入ったコンテナの取扱いも可能である。なお、1996年3月16日のダイヤ改正まで、車扱貨物を取り扱っていた。停車する貨物列車は高速貨物列車のみである。2016年3月改正時点で、秋田貨物駅と当駅の間の区間便1往復、仙台貨物ターミナル駅との間に1往復の計2便が発着する。
単式ホーム1面1線と島式ホーム1面2線、合計2面3線のホームを持つ地上駅である。構内南側で単式ホームの1番線が奥羽線上り本線、島式ホーム内側の2番線が奥羽線下り本線、島式ホーム外側の3番線が花輪線本線となっている。また、1番線と2番線の間にもホームのない中線があり貨物列車などが使用している。3番線の北側には側線があり、夜間滞泊が設定されている。単式ホームに隣接して駅舎が設置されており、島式ホームとは跨線橋で連絡している。東能代駅管理の業務委託駅（JR東日本東北総合サービス委託）。以前は、直営駅（駅長・助役配置）で、管理駅として奥羽本線の前山駅 - 陣場駅間の各駅を管理していた。駅舎内には改札口、列車案内所（旧出札窓口）・自動券売機・指定席券売機・みどりの窓口・自動改札機（Suica非対応）・待合室・観光案内所（待合室内）・NEWDAYS（旧JC、ジェイアールアトリス→JR東日本東北総合サービス営業）がある。また乗務員が所属する大館運輸区が併設されており、構内入換などは大館運輸区所属の輸送社員が行う。なお、かつては待合室内に食堂とジェイアールアトリス売店（旧キヨスク）もあったが、食堂は2007年ころ、売店は2010年3月10日に閉店した。2007年（平成19年）12月18日より、発車メロディがそれまで使用していた日本電音製の「春」から地元出身デュオ・ダックスムーンの曲をアレンジしたメロディに変更されている。なお、ご当地メロディ導入は県内初で、使用曲は1番線が「ハチ公物語」、2・3番線が「きりたんぽ物語」である。
1983年に福建省上杭に生まれる。6歳の時に地元のスポーツ学校に入学。9歳の時に福建省のスポーツ学校に編入。その後、12歳の時に人民解放軍所属のバドミントンチーム八一隊に入隊。その後、着実に実力を伸ばし、18歳の時に中国代表に選出される。ジュニア時代は、10代から既に世界ランキング1桁と早くから頭角を表していた同い年の鮑春来に次ぐ2番手の選手だったが、トップ選手の登竜門と言われるアジアジュニア選手権で優勝し、世界ランキングも急上昇。中国代表としての地位を確かなものにする。その後間も無く世界ランキング1位となり、2004年の中国国内の熾烈な五輪代表争いをトップで抜け、当然アテネオリンピックでは金メダル獲得を期待された。しかし本番で1回戦敗退という屈辱を味わう。しかし、その後のトーナメントでは本来の実力を発揮し、2007年まで世界ランキング1位をキープした。北京オリンピックでは、全試合をストレートで勝ち、決勝戦でマレーシアのリー・チョンウェイを21-12、21-8の大差で下して金メダルを獲得した。この優勝によって、バドミントンがオリンピック正式競技となって以来続いてきた、「男子シングルスの第1シードは決勝に進めない、前年の世界選手権で優勝した選手は翌年の五輪で優勝できない」という2つの神話を一度に破った。2010年の広州アジア大会では、決勝でリー・チョンウェイを破り、個人戦の金メダルを獲得。団体戦でも金メダルを獲得。世界バドミントン選手権大会|世界選手権においては、2006年・2007年・2009年で三連覇を果たし(五輪開催年に世界選手権は開催されない。)、2011年にも優勝している。2011年の決勝戦でのリー・チョンウェイとの試合はバドミントンの歴史に残る試合だという評価がなされるほどの熱戦であった。2011年のヨネックスオープンジャパン開催時に、ロンドンオリンピック後の予定について尋ねられ、「引退はしないが、出場する大会の数を減らすだろう」と答えている。ロンドンオリンピックでは決勝でリー・チョンウェイを15-21、21-10、21-19とフルセットの末に下して男子シングルス初のオリンピック連覇を達成。ロンドンオリンピック後にはほとんど国際大会に出場せず、世界ランキングが100位前後まで落ちたが、主催者推薦枠で出場した2013年の世界バドミントン選手権大会|世界選手権で5度目の優勝を達成。その後の去就が注目されていたが、2016年に開催予定の2016年リオデジャネイロオリンピックまで現役を続行する意思を表明した。リオデジャネイロオリンピックでは準決勝でリー・チョンウェイに21-15、11-21、20-22とフルセットの末に敗れた。３位決定戦でもデンマークのビクター・アクセルセンに21-15、10-21、17-21で敗れ４位に終わった。