島式ホーム3面5線のプラットホームを有する高架駅。上りの外側線のみ、待避線（1番のりば）を用いて列車の追い越しが可能である。兵庫駅側の下り内側線と上り内側線の間に引上線があり、平日朝ラッシュ時と毎日深夜の折り返し列車が使用している。5番線と阪神高速の間にある留置線（6番線）は2012年3月12日に使用が停止された。当駅の前後は、両方向とも急カーブ（半径・400メートル）を描いている。改札口は中央口とビエラ神戸口の2ヶ所。いずれもバリアフリーの一環として、段差が解消されている。改札口とホームを結ぶエレベーター・エスカレーターは、1番のりばには設置されていない。
駅舎は近代化遺産の指定を受け、貴賓室などの由緒ある施設が保存されている。また、第2回近畿の駅百選にも選出された。東海道本線の西側の終点および山陽本線の東側の起点であり、東海道本線を所属線としているが、線路自体は途切れることなく東西方向に繋がって直通運転が行われており、当駅を起終点とする列車はごく一部の普通列車に限られている。大阪駅（東海道本線所属）から当駅を介して姫路駅（山陽本線所属）に至る区間を「JR神戸線」の愛称で旅客向けに案内している。当駅から分岐する別の路線はない。ホームの南（浜側）には、両路線の起終点を示すキロポストがある。歴史的には東海道本線が元々から国有路線であったのに対し、山陽本線は民間の山陽鉄道によって作られ、後に国有化された。都市名を冠する主要な駅ではあるが、神戸市役所や商業地域の中心地に近いのは二つ東隣の三ノ宮駅、県庁は一つ東隣の元町駅が最寄駅であり、山陽新幹線の停車駅は北に離れた新神戸駅である。かつては、当駅の西側の新開地一帯が市内で最も繁華な地区であった。乗降客数は当駅よりも三ノ宮駅の方が多いので、特急列車は三ノ宮駅のみに停車し、当駅を通過するものが多い。ただし、かつて運転されていた寝台特急「彗星」は特急列車の中で唯一、三ノ宮駅を通過し当駅に停車していたが、2000年3月に「あかつき」との併結運転開始と同時に当駅から三ノ宮駅に停車駅が変更となった。その後、「彗星」は2005年9月30日で廃止され、それと引き換えに「はまかぜ」が当駅に一部停車するようになった（「はまかぜ」は三ノ宮駅にも停車する）。なお、1978年10月1日以前は新快速も当駅を通過していた。アーバンネットワークエリアおよびICOCA利用エリアに含まれている。また、長距離乗車券の特定都区市内制度における「神戸市内」の中心駅である。駅長が配置された直営駅であり、管理駅として神戸市内の山陽本線の所属駅である兵庫駅 - 舞子駅間の各駅および山陽本線支線（和田岬線）の和田岬駅を管轄している。
コーアチェラ・バレーは、1930年代以来ハリウッドの映画スターを惹きつけてきた。ビング・クロスビー、チャールズ・ファレル及びラルフ・ベラミーが、パームスプリングスでは初めてのテニスクラブを設立した。クロスビーはさらに、ランチョミラージュにブルースカイズ・トレーラーパークを設立した。これは、高価な移動住宅群であり、その住宅それぞれに個別のテーマを持たせた。その他、1930年代や1940年代にパームスプリングスを訪れた著名人には、ハンフリー・ボガート、ジョン・バリモア、ダグラス・フェアバンクス・ジュニア、メアリー・ピックフォード及びジュディ・ガーランドがいた。パームスプリングスの通り名にも名を残すファレルは後に市長に選ばれた。ファレル・ドライブは、計画されていたパームデールの町まで当初建設される予定だった狭軌馬鉄道の通行権があったパームデール鉄道のルートに建設されている。パームデールの町が建設されることはなく、鉄道も数年間運行した後に廃線になった。その枕木は地域で初期の住宅建設に利用され、そのうちのコーネリア・ホワイトハウスは今のパームスプリングス中心街に残っている。連邦議会栄誉章を受章したウィリアム・マックゴナグルはコーアチェラ高校の卒業生であり、バレーを退役後の住処とした。もう一人の連邦議会栄誉章受章者ミッチェル・ペイジはパームデザートに住み、ラキンタに開校した中学校にはその名が付けられた。ジャクリーン・コクランは女性空軍パイロットの設立者かつ指揮官であり、晩年はインディオに住んだ。2005年、マイクロソフトのCEO、ビル・ゲイツはインディアンウェルズにあるビンテージクラブ・カントリークラブに家を購入し所有しているとされている。エルヴィス・プレスリーは1967年にパームスプリングスをハネムーンで訪れ、以後何度もここを訪れた。フランク・シナトラ、ボブ・ホープ、およびダイナ・ショアはこのバレーに住み、それぞれフランク・シナトラ・セレブリティ・ゴルフトーナメント、ボブ・ホープ・クライスラー・クラシック、ナビスコLPGAという3つの主要ゴルフトーナメントを創設する提唱者になった。ボブ・ホープ・クライスラー・クラシックは現在、コメディアンでゴルフの愛好家ジョージ・ロペスが主催している。この3人共、通り名にその名を残している。これは元大統領のジェラルド・フォードも同様であり、長年ランチョミラージュに住み、アイゼンハワー医療センターの構内にあるベティ・フォード・センターはその妻の名を冠した薬物乱用防止施設であり、フォードはその後援者だった。アイゼンハワー医療センターは元将軍かつ元大統領のドワイト・D・アイゼンハワーの名を冠したものであり、アイゼンハワーもバレーに一時期住んでいた。この医療センターはバレーの住人で百万長者のウォルター・アンネンバーグの名を冠した建物を加えて拡張された。シナトラとその友人であるディーン・マーティン、ペリー・コモ、トニー・ベネット、サミー・デイヴィスJr.、ローズマリー・クルーニーおよびコニー・フランシスは1950年代と1960年代にコーアチェラ・バレーのセレブの社交界をしばしば訪れた。パームスプリングスに繋がる主要道路は単純に「空港道路」と名付けられていたが、2004年10月17日に「カーク・ダグラス・ウェイ」と改名された。ダグラスは地域の大きな後援者であり、50年間以上もバレーに住んで、現在もモンテシトに住んでいる。ダグラスはその50年間以上にわたって地域の近代化を推進する指導者となってきたとされている。その息子マイケル・ダグラスも俳優であり、女優の妻キャサリン・ゼタ＝ジョーンズと共にパームスプリングスに住んでいると言われている。