日中時間帯は普通列車（大阪方面行きは高槻駅から快速）が1時間に4本（土曜・休日の11・12時台は各駅停車の普通電車も4本）停車する。朝夕は本数が多くなる。なお、平日朝ラッシュ時の大阪方面には高槻駅から快速となる列車は設定されていない。
2007年（平成19年）3月18日以降に開業したJR京都線・JR神戸線の新駅には、駅独自の接近メロディが導入されていたが、当駅には導入されておらず、電子ベルのみ導入されていた。2015年（平成27年）3月12日からは京都駅で使用されている接近メロディの音質見直し版が大阪駅・島本駅を除くJR京都線内の各駅に導入され、当駅にも導入された。
内側・緩行線のみ停車できる、島式ホーム1面2線（12両編成対応）を持つ地上駅で、橋上駅舎を有する。併せて京都市による東西自由通路とエレベーター・エスカレーター・多目的トイレが整備された。総工費は約19億円。当初から外側線を走る列車が停車しないことを前提にしており、内側線のみにホームが設置された。駅舎は、屋根を滑らかな斜めにする事で地域の発展を表現し、カーブを描いたガラス張りの壁面のある階段で桂川の流れを表現したデザインとなっている。駅の西口がバスターミナル等のある事実上の表口である。駅舎のすぐ脇に元から存在した高圧鉄塔が建つ。一方、東口には関西空港行きはるか等の通る貨物線の築堤が存在するが、駅の建設にあたり一部が高架橋に改築され通路が整備された。駅舎自体は貨物線に隠れてしまうため、高架橋に駅名が掲出されている。直営駅であるが駅長は配置されておらず、長岡京駅が当駅を管理している。ICOCAが利用でき、ICOCAの相互利用対象カードも利用可能である。
当駅の設置は10年以上前から予定されていた。駅設置計画当初は2005年度冬の開業を目指していたが、当駅周辺の都市再開発事業の遅れの影響や、当駅の地下をくぐり抜ける都市計画道路久世北茶屋線（京都府道201号中山稲荷線の一部）の拡張工事を受け、開業は延期となり、その後も延期が繰り返されていた。
2008年（平成20年）10月18日に開業した。当駅は西京区との境界付近にある。西京区内にはJR京都線が通っているが駅が設置されていない。このため西京区民の利用もある。JRの特定都区市内制度における「京都市内」の駅であり、「京都市内」の東海道本線としては最も西となる。当駅開業により、「京都市内」着の乗車券で向日町方面に乗り越したときの精算運賃が安くなったケースもある。仮駅名はJR桂駅であったが、『近傍を流れており、広い範囲の地域に親しまれている、一級河川「桂川」』にちなんで、桂川と命名された。なお阪急京都本線の桂駅とは離れており、洛西口駅のほうが近い。また、副駅名として、駅所在地の「久世（くぜ）」が命名されている。下り列車の出発相当の信号機は向日町第1場内信号機だが、ひめじ別所駅のように「下りが停車場・上りが停留場」ではなく、上下とも『停留場』である。2017年に駅西口に喫煙コーナーが設けられた。
アラブ首長国連邦は、損害の原因究明するための調査の立ち上げについて、米国に援助を求めた。調査結果によると、すべての船において喫水線の近くまたは下に5から10フィート (1.5から3.0m) の穴がおそらくは爆薬物によるものである可能性が高いとされた。初期調査において爆風の程度を査定した米軍チームは、攻撃はイランまたはイランが支援する組織により引き起こされたものと非難した。米国は中東の船舶を標的とした妨害行為であるとして、商業船へ新たに警告を出した。 アラブ首長国連邦は、この事件は「現地組織と国際機関とが協力して」調査されると繰り返し述べた。この事件は、中東でアメリカとイランの間の緊張が高まる最中に発生した。 米国防総省は当地域に空母、パトリオットミサイル部隊およびB-52爆撃機部隊を派遣した。フランス、ノルウェー、サウジアラビアも被害の原因究明に加わった。アラブ首長国連邦は、タンカー攻撃への共同調査が公平性を保証すると述べた。 ノルウェーの保険会社の報告書では、イランのイスラム革命防衛隊（IRGC）が攻撃を支援した可能性が「非常に高い」と結論付けた。米統合参謀事務局長であるマイケル・ギルデイ  (Michael M. Gilday)  海軍中将は、米国の諜報機関の結論ではイラン革命防衛隊に攻撃「直接の責任」があると発表し、「これはイランの最高指導者に起因するものだ。私が言及したすべての攻撃はイラン軍とその代理武装勢力を含めイランに原因があると確信している」と述べた。 国際的調査はアラブ首長国連邦が主導によって行われた。2019年6月6日にサウジアラビアとノルウェーとの共同声明としてUAE国連代表が国連安全保障理事会（UNSC）に提出した国際調査の予備調査結果は、4隻のタンカーへの攻撃は「洗練され組織的な作戦の一環」とされた。調査では4隻の損傷程度を評価、破片の化学分析を行い、リムペットマイン（吸着型水雷）が攻撃に使用された可能性が「非常に高い」と結論付けた。声明によると「リムペットマインは高速艇に乗ったダイバーによって船舶に設置された可能性が最も高いとみられる」とした。入手可能なレーダーデータと攻撃前の停泊時間に基づいて分析が行われ、調査の結果、リムペットマインは船を沈没させたり貨物を爆発させたりしない程度に船にダメージを与えるよう調整されたものであったと判断されました。国連安全保障理事会に提出された声明は、4隻への攻撃は「洗練され組織的な作戦の一環で、大規模な作戦能力のある主体、十中八九国家によるものである可能性が高い」と結論付けた