島式ホーム2面4線を有する地上駅。3番線はホームなしの待避線である。5番線からは当駅始発の松本方面行列車も発車する。4番線は小海線の始発専用ホームとなっており、非電化かつ甲府方面が行き止まりになっている。駅舎とホームは跨線橋で結ばれている。旧駅舎時代は、駅舎と中央本線が発着する1・2番線とは地下通路で結ばれていたが、駅舎と4・5番線（主に小海線が発着）は直接行き来することができず、1・2番線から跨線橋を渡る必要があった。新駅舎が竣工したことに伴い、地下通路は閉鎖されたが、代わりに両ホームとも同じ跨線橋で行き来することができるようになった。1・2番線ホームはかさ上げ工事が実施されており、都市部の駅と同等の高さが確保されている。旧駅舎は開業当初からのものという記録が残る木造平屋建てで、内部にはコンコース、待合所のほかに売店（駅弁など）や信州そば・うどん店（丸政）があった。2017年7月3日には新駅舎とその中に丸政が営業するMASAICHI本店、丸政そば、駅レンタカー小淵沢営業所、北杜市観光案内所、市の交流スペース、駅前広場などが完成・開業した。切り替え後、旧駅舎は2017年9月に解体された。直営駅（駅長配置）であり、管理駅として日野春駅・長坂駅を管理している。みどりの窓口（営業時間 7時00分 - 18時00分）・自動券売機・指定席券売機（営業時間 始発 - 23時15分）・簡易Suica改札機が設置されている。自動改札機は設置されていない。
中央本線と小海線の2路線が乗り入れ、接続駅となっている。このうち、中央本線を当駅の所属線としており、小海線は当駅が起点である。中央本線は新宿方面（吉祥寺駅）から当駅までが八王子支社の管轄であり、塩尻・松本方面および小海線は長野支社の管轄である。両支社の境界は、中央本線では下り第4閉塞信号付近、小海線は県道11号線との交差付近（この付近に上り遠方信号機あり）に置かれている。 中央本線の特急列車「あずさ」は最速達・速達便（4往復）を除き全列車が停車する。なお、「かいじ」が当駅まで運行することがある。土休日に215系で運行される「ホリデー快速ビューやまなし」の山梨県側の終着駅でもあるほか、毎年1月に臨時快速列車「成田山初詣やまなし号」が当駅と成田駅の間を往復で、毎年4月に臨時快速列車「お座敷桃源郷パノラマ号」が当駅と千葉駅の間を往復で運行している。2018年には夏の臨時列車として特急列車「山かいじ」が立川駅から当駅までの下り列車のみで運行、特急列車「諏訪しなの号」が当駅と名古屋駅の間を往復で運行された。小海線の臨時快速列車、「HIGH RAIL 1375」を含むすべての列車が当駅から発着する。
ジャズ・ミュージシャン出身であることから、映画音楽においてもジャズやボサノバやスキャットを多用したムード音楽的な楽曲が多い。また、クロード・ドビュッシーやモーリス・ラヴェルといったフランス印象主義音楽の作曲家を愛好しており、その音楽的嗜好は特に代表作の『吸血処女イレーナ 鮮血のエクスタシー』（1973年）や『ドラキュラの娘』 La fille de Dracula （1972年）のサウンドトラックにおける、流麗で耽美的な音楽への影響として表れている。その他の代表作としては、007ブームの影響を受けてジェス・フランコが監督したスパイアクション映画『スムルの色情要塞』 The Girl from Rio （1968年）の主題歌 "The Girl from Rio" が、ボサノバのリズムに乗せたリリカルな美しさのメロディで非常に人気が高い。また、アラン・ペイエ監督の『ゲシュタポ卍（ナチ）女囚拷問／暗黒の大脱走』（1976年）では、南米の独裁国家における女囚拷問を描いた内容にほとんど関係のない美しく陽気なサンバの音楽が全編に流れ、マニアの間でカルト的な人気を誇っている。半面、多作家ゆえに使いまわしの多さが指摘されており、ライブラリーレコード用に作曲した楽曲を映画音楽にそのまま使いまわすことも多い（『クリムゾン 血染めの脳移植』（1973年）など）。また、ジェス・フランコ監督の『エマニュエル 魔性の誘惑』 Tendre et perverse Emanuelle（1973年）に提供した音楽は、イタリアの作曲家カルロ・ルスティケッリがマリオ・バーヴァ監督の映画『白い肌に狂う鞭』La frusta e il corpo （1963年）に提供した音楽に酷似している。ジェス・フランコ監督の映画『ドラキュラの娘』（1972年）ではピアニストの伯爵役でゲスト出演し、みずからのピアノで自作の美しいピアノ・ソナタを演奏している。その他にもジェス・フランコ監督作品やユーロシネ製作の映画にたびたび脇役でゲスト出演しており、ユーロシネ製作の映画『地獄行最終便・ゲシュタポ超特急』（1977年）でもピアノを演奏する姿を見せている。ダニエル・ホワイトが1960年代から1970年代に発表したライブラリーレコードの楽曲は、主に1970年代の日本のテレビ番組やピンク映画において頻繁に流用された。『科学忍者隊ガッチャマン』や『まんが世界昔ばなし』など非常に多くのTV番組や映画で、ダニエル・ホワイトのライブラリー音楽が流用されていたのが確認されている。同時期にフランスで活躍したライブラリー音楽の作曲家ヤンコ・ニロヴィックとは交流があった。ホワイトとニロヴィックは、日本でも劇場公開されたフランス製エロティック映画の傑作『人妻ポルノ／慢性発情女（めす）』（1972年）の音楽を共同で担当している。