上海虹橋站

建设

原规划中接入沪杭高速铁路、京沪高速铁路的轮轨高速铁路大型客运站原位于七宝站附近，后因为该地距离上海虹桥国际机场过近，位于跑道的端净空内，对航空安全影响较大。尽管原设计方通过了“下沉站场、土地利用”等方式提出解决方案，但原七宝高铁站的方案仍旧被推翻。之后，上海机场集团重新论证选址，并与2004年11月发表的《上海航空枢纽战略规划》中提出“机场的规划不应仅考虑机场本身，还要考虑到整个综合交通体系的问题”，因此将原虹桥机场扩建计划中航站楼以及西跑道的位置向东1350米并腾出8平方千米面积的土地建设高铁车站，高铁站最终定址虹桥，成为了虹桥交通枢纽的一部分。
车站项目于2006年3月得到上海市人民政府的正式批准，并于2008年7月20日作为京沪高速铁路的附属工程正式开工。

运营

2010年7月1日，上海虹桥站作为上海世博会的附属工程、随沪宁城际高速铁路开通而同步运营，初期仅开放西侧站场、候车室的11个站台11条股道和22个检票口，以安排开行以沪宁高铁本线列车为主的62对动车。同年10月26日，沪杭高速铁路正式通车，上海虹桥站承担始发终到南下动车组列车的作业，上海南站不再开行D字头列车；同时开行前往杭州站方向的高速动车组列车。
2011年5月11日，上海虹桥站开始接发仍在试运行阶段的京沪高速铁路检测列车，作为京沪高铁开通前最后的试运行。同年6月30日，京沪高速铁路开通，上海虹桥站成为京沪高铁的始发站。同时，大量开行的跨线车使上海虹桥站成为了京沪高铁和沪杭高铁的中转站。
2014年7月1日，上海虹桥站成为上海铁路局率先试点站内WiFi的八个试点车站之一，其WiFi免费为乘客提供上网服务。同时为应对上海虹桥站作为两大干线的终点站、转车客流多的特点，2015年9月29日车站候车室检票口安装了反向闸机供换乘旅客使用，中转旅客可由站台层乘坐垂直电梯经检票口直接进入候车厅换乘。
上海虹桥站投入使用后，站台开始出现沉降情况，同时钢结构雨棚亦出现锈迹。2018年8月开始，为迎接首届中国国际进口博览会的召开，上海虹桥站开始对站台和雨棚钢结构进行整治工程，为期大约100天。为不影响车站的运营，所有施工都将于夜间进行。
2019年2月18日，上海虹桥站启动5G网络建设，预计于2019年内完成5G网络深度覆盖，届时将成为全球首个设有5G网络之火车站。

站房

上海虹桥站总建筑面积44万平方米，其中站房总建筑面积约24万平方米，无站台柱雨棚面积6.9万平方米。站房平面呈长方形，长409.7米，宽162米，将站场包裹在内，为钢管混凝土柱-钢桁架组合框架结构体系。相关工程由铁道部第三勘察设计院集团有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司和上海现代建筑设计（集团）有限公司设计。由上海建工（集团）总公司、中铁二十四局集团有限公司联合体总承包施工。由上海天佑工程咨询有限公司和上海建科建设监理咨询有限公司联合体承担工程监理。

出发区

上海虹桥站出发区位于2F层，横跨股道上方，南北两侧设有汽车落客平台，各设有15个进站口，但实际仅开放部分进站口。上海虹桥站候车室面积为11340平方米，最高可同时容纳1万人候车。候车大厅周围设有10个人工售票处和2个自助售票处，共设人工售票窗口154个，自助售票机80台。其中第6售票处4号窗口、第3售票处89号窗口为中国东方航空公司“空铁联运”产品取票专窗。第12售票处现已改造为综合服务中心，提供外币自助兑换、旅游咨询、空铁联运、中铁银通卡、常旅客服务、团体旅客业务、高铁便民托运服务等服务。
除周边城市举办重大活动外，上海虹桥站不实施旅客实名制验证工作，成为全中国仅有的无法真正实施实名制购票验证进站的高铁车站。上海虹桥站管理层曾筹划将售票处移至站外以减少闲杂人口流入候车厅，但未能成事。从2018年10月2日起，在南北进站口进行自助实名制核验；10月30日起，全站各进站口均进行实名制核验，但只核验人、证的一致性，同时车站设立了7台临时身份证明自助打印机，方便旅客自助打印临时证明。候车室内除了候车座椅还设有“心尚”雷锋服务站、直饮水、卫生间、商铺、贵宾休息室等设施。同时为迎接首届进博会召开，车站对“互联网智能e站”进行了改造，旅客可通过触摸屏查询出行信息，也可使用电脑，为手机等智能设备充电，甚至可以通过自助值机柜台办理东航、上航航班的值机手续。
上海虹桥站出发区共设有32个检票口，编号A1-A30和B1-B30号，分别对应30个站台。其中A开头的检票口全部位于候车室南侧，通过验票闸机后设有楼梯和自动扶梯通向站台；B开头的检票口位于候车室北侧，除了楼梯和自动扶梯外还设有一个升降电梯和一个换乘闸机。

到达区

上海虹桥站到达层位于B1层，股道的下方。每一个站台面均设有南北两处楼梯通往到达层，其中北侧楼梯配有一组扶梯，南侧楼梯配有两组扶梯和一组升降电梯。到达层共设有六个出站付费区，每个出站付费区相对独立，均设有出站闸机，并开启部分出站口的大门。其中，1—7号站台对应到达南（北）1—4号口；8—19号站台对应到达南（北）5—10号口；20—30号站台对应到达南（北）11—15号口每相邻的到达付费区之间设有一个通往接驳出租车等候区的入口。
在南北到达口之间，则系连接东西广场的地下通道。其中，南/北出口11-15号口之间设有上海地铁虹桥火车站站的站厅区，设有地铁自动售票处和进出站闸机。而1-10出站口之间则属于高铁虹桥商业中心，内设各式快餐店和便利店。在商业区和地铁站厅之间设有售票处，以方便地铁出站旅客购票和取票。

商场

上海虹桥站拥有丰富的站车商贸，是目前中国商业环境最好、旅客购买能力最强的高铁车站。早在规划初期，时任铁道部部长刘志军在参考了日本新干线和港铁的地产开发后便对虹桥火车站的商业效益此十分重视，专门为此成立了高铁虹桥商业中心，由新上铁集团下属。目前高铁虹桥商业中心位于上海虹桥站B1层和3F层，每日大约带来3000多万元的现金流，成为刘志军其通过第三产业的发展来促进铁路跨越式发展的一个象征。车站在出发层和到达层引进超过100多个品牌经营，提供餐饮、酒吧、文化、购物等各式休闲服务，其中食品、餐饮和百货各占30%，其余种类则占1成。

站场

车站设16站台30线，全部为到发线，站台包括14个岛式站台和2个侧式站台。其中高速场10台19线，主要接发经京沪高速铁路、沪昆高速铁路运行列车。其中9道、10道为正线，为有砟道床；20站台供沪昆-沪宁跨线列车使用，每日有85趟列车停靠，是中国铁路系统内最繁忙的站台。综合场（早期称城际普速场）6台11线，主要接发经沪宁城际高速铁路运行的列车。
目前高速场由上海铁路局担当的始发列车主要在车站北侧的虹桥动车运用所整备，站场北侧设有长4.5千米的出库线与之相连。而城际场则既有在位于车站北侧的虹桥所、南翔动车运用所，也有在南侧的上海南动车运用所整备。因此城际场设有往北的封虹线、虹所出库线通往虹桥所和南翔所，也有向南的虹七线经过七宝站后经过沪昆铁路、莘李联络线、上海南线后前往上南所整备。

旅客列车目的地

目前上海虹桥站每天开行列车200多对，平均每84秒就有一趟列车驶出该站。

地铁

上海地铁虹桥火车站站位于上海虹桥站B1层到大厅西侧以及地下，到达口北/南10至15之间。车站于2010年7月1日上海虹桥站投运之时开放，为上海轨道交通2号线、10号线及轨道交通17号线(原20号青浦线)的换乘站。
未来轨道交通5号线北延伸、轨道交通原17号线也会经过虹桥火车站站，成为五线换乘站。

接驳不便

上海虹桥站的最初是按照日均保障370对高铁来规划。而现在车站平日正常运行列车约560对，到了春运时期则会达到每日600余对。每日有许多旅客在上海虹桥站中转换乘各类交通工具，然而上海虹桥站周边并没有足够的诸如旅馆的配套设施，使得部分中转乘客不得不进入上海城区过夜。
上海虹桥站的出租车资源非常紧缺。上海虹桥站的出租车只有2条车道，每小时仅能运送1000人左右，远低于相邻虹桥机场的18条车道、每小时发送3000人次的能力。乘客和出租车司机平均等候时间大致在40分钟左右。而在春运时期，不少旅客会乘坐加班列车于夜间抵达车站，地铁的收班、夜间公交的小运量使得剩下的唯一交通工具——出租车的排队时间延长到了2个小时。紧缺的出租车资源使得非法营运的黑车司机拉客现象十分猖獗：根据东方网的报道，上海虹桥站在春运返程高峰时，到达层300米的行程有7个黑车司机拉客；而部分正规出租车司机则选择在停车场等生意，他们不打表、按人头收费“浦西50浦东100”。
2017年春运期间，上海地铁曾将接驳地铁的末班时间延长到次日一点，结果证实分流效果显著：每趟加班车可以容纳上千名旅客、出租车排队区域旅客数量明显减少。然而有旅客提出质疑，称“既然地铁疏导旅客作用这么有效果，为什么不尽早实施？为什么不再增开一趟10号线？这种地铁延长至1点是临时调度还是在今后的高峰期间以常态出现？”对此上海市交通委的解释称，由于之前加班的2号线地铁列车均未有满载，因此并没有加开10号线；而地铁工作人员则透露是因为从人员成本方面的考虑。
此外，上海虹桥站曾在运营初期出现过出租车“南北两重天”的情况。2010年南出租车候客点一天约需4000辆次出租车，而北侧需求量比南侧少三成多，出现了“南侧人等车、北侧车等人”的矛盾情况。根据新闻晨报记者的调查：由于南出租车候客点的进路比较难找，导致出租车司机不愿意到南蓄车池候客；同时旅客从南侧上客可通过延安路高架前往上海市区大部，因此大部分旅客更偏爱到南蓄车池等候，由此造成了南北冷热不均的情况。后来随着司机们越来越熟悉虹桥站周边交通，南蓄车场的出租车开始增加，冷热不均矛盾比原来有所缓解。