一般路線はすべて奈良交通によって運行されており、多くの路線が近鉄奈良駅も経由する。なお、かつては近畿日本鉄道や京阪バスの京都駅行など、比較的運行距離が長い路線も発着していた。
高架化工事中の2006年（平成18年）、旧駅ホームの下から謎の遺構が発見されたため奈良県立橿原考古学研究所による発掘調査が行われた結果、明治時代の転車台と判明した。発掘された転車台は高架化工事に支障するため、そのままの形で保存されることなく撤去されたが、一部のレンガなどは同研究所附属博物館が保存し、展示会も行われている。奈良駅には奈良機関区（のち奈良気動車区）が所在していたことから、1980年代後半までは転車台と機関庫が存在しており、1986年（昭和61年）8月に蒸気機関車C56形160号機による「SL大和路号」が運転された際にこの転車台が使用されている。
2003年（平成15年）9月6日まで使われていた2代目駅舎は1934年（昭和9年）に完成したもので、周囲の景観に配慮して方形屋根に相輪を持つ和洋折衷様式が採用されている。大阪鉄道局建築課が京都帝室美術館懸賞設計に応募し落選した設計案を再利用したものだった。高架化に伴い取り壊される予定であったが、その歴史的価値から反対の声は根強かったこともあり、曳家によって元の位置から18m移動された上で保存され、奈良市総合観光案内所として利用されている。この旧駅舎は、2007年に近代化産業遺産、2011年に土木学会選奨土木遺産となっている。なお、旧駅舎のホールにはなら・シルクロード博覧会に出品されたサモトラケのニケのレプリカ像が飾られていたが、駅舎移設に際して奈良市立一条高等学校に寄贈されている。
JR奈良駅周辺は、かつて関西本線（大和路線）と桜井線が地上を走っており、奈良市の旧市街地を東西に分断しているため奈良市都市部の発展を妨げていた。また、これらと交差する跨線橋も狭く、周辺道路の交通渋滞が著しかった。そこで、街の再生と交通の円滑化を図るため、平城遷都1300年にあたる2010年（平成22年）の高架化完成を目指し、2002年（平成14年）から連続立体交差が進められ、周辺土地区画整理事業（シルクロードタウン）や3箇所の高架橋道路の平坦化が行われた。地上駅時代は乗り換え跨線橋で東西を結んでおり、東西2箇所に改札口があった。
奈良市におけるJRの中心駅であり、京都・天王寺方面へ向かう快速列車が多数発着している。第3回近畿の駅百選に選定されている。2010年（平成22年）の平城遷都1300年記念事業を目処に行われている駅周辺の土地区画整理事業とあわせて、当駅の高架化事業が行われ、同年3月13日に最後まで地上のりばから発着していた桜井線が高架化された。なお、近鉄奈良線の近鉄奈良駅は、当駅から直線距離で約900mほど東に位置しており（徒歩距離は三条通り経由で約1,100m）、移動に徒歩15分程度を要する。乗降客数は市中心部に位置する近鉄奈良駅の方が多い。
1976年頃、フィリップスとソニーは光学式ビデオディスク技術に基づいたデジタルオーディオディスクプレーヤーのプロトタイプを発表した。Tekla Perryによる2017年5月のIEEEスペクトラムのインタビューで、イミンクは、ソニーとフィリップスが1つの設計を共同で解決することを決定した1979年末にCDプロジェクトに参加したと説明している。フィリップスとソニーは1978年にCDプレーヤーのプロトタイプをマスコミに発表した。イミンクは次のように語っている。「（フィリップスのチームは）競合する2つのシステム、品質、傷への対処方法、欠陥の対処方法を測定するために誰かが必要だった。私のレーザーディスクの研究は終わっていたので、私は『ええ、私ができます』と言いました」。ピットとランドの列にデジタルオーディオデータを記録するための方式について、フィリップスとソニーで異なる方式を検討していた。多くの実験を経て、イミンクはサーボ機構にうまく対処できる符号化方式を発明し、これにより演奏時間が30パーセント改善された。イミンクが考案した符号化方式は、EFM(Eight-to-fourteen modulation)と呼ばれている。イミンクは、 ソニーとフィリップスの共同タスクフォースに参加し、コンパクトディスクの規格である「レッドブック」を開発した。彼はEFMとCIRCの符号化体系に貢献した。記事"Shannon, Beethoven, and the Compact Disc"（シャノン、ベートーヴェン、コンパクトディスク）の中で、イミンクはCDの発売に至るまでの数年間の歴史を振り返り、その間になされた様々な重要な決定を披露している。なかでも、コンパクトディスクの直径に関し、フィリップスが115mm、ソニーは100mmとする案をはじめは推していたが、最終的に120mmで決着したことについて、ヴィルヘルム・フルトヴェングラーが指揮した演奏時間74分のベートーベンの交響曲第9番を収録するためだけにそうなったという都市伝説を、イミンクは否定している。仮に115mmで決まっていれば、すでに同サイズのディスクを生産できる体制が整っていたフィリップスに商業的な先行を許すことになりかねないのをソニーが嫌い、大賀典雄の音楽好きを口実に120mm案に落ち着かせたのだろうという私見を述べている。1980年にCDの規格が画定された後、イミンクは共同研究者とともに、既に溝を刻んだディスクへの光磁気音声録音に関する先駆的な実験を行った。彼らはまた、アナログビデオディスク規格をデジタル音声に拡張する簡単な方法を発見した。これらの技術は、ミニディスクやCDビデオとして実用化された。1984年以降に製造されたレーザーディスクは、音声信号をデジタル符号化している。