上海站

初建

1896年，時任兩江總督署理南洋大臣張之洞奏請修建經吳淞至江寧府（今南京）的鐵路線。先期修建淞滬鐵路，於1897年動工，次年完成。1905年，滬寧鐵路開始動工興建。1906年，上海至無錫段竣工試運行，次年無錫至常州段完成，1908年，滬寧鐵路全線通車。這一時期，滬寧鐵路上海車站設置於恆豐路附近，即今上海站址。由於該站為滬寧鐵路全線最東站，故而名為東站。但東站此時距離租界核心地區仍相對較遠，適逢淞滬鐵路與滬寧鐵路並軌，隨決意向東延伸，最終確定在毗鄰公共租界北區的寶山路天目路附近興建新的站房，即滬寧鐵路上海站，因位於上海市區北側，故又稱為上海北站。1913年，宋教仁預備由此乘車北上組建國會，但最後遭到刺殺，最終在滬寧鐵路醫院逝世。
1909年，滬寧線總管理處填沒該處蘆葦盪後建成高四層的西式洋房。站房設計採用英籍工程師西排立的設計圖紙，造價總計329,440元銀元。大樓一層外牆採用花崗岩修建，二層起及以上採用大理石廊柱與拱形門窗的式樣，內設房間76間。另外在大樓底層另建6間大型平房，與底層相連，構成候車區域和郵政、售票的服務性區域。大樓二層及以上則作為滬寧線總管理處的辦公用房。
1913年，由英商修建的、位於現上海站站址的麥根路貨站（英語：Markham Road Goods Station）建成投用，車站以通往租界的必經之路——麥根路（現石門二路北段）命名。1921年車站附近建成，最初名為金陵路，後由於車站方面以「靠近車站」為由更名為麥根路，使得上海出現了兩條互不連接的「麥根路」。貨站旁的麥根路於1947年更名為秣陵路至今。

北站時期

由於滬寧線與滬杭甬鐵路分別建成，並各屬不同的公司管理，而其車站也位於上海市區的南北兩側，因此對於旅客的換乘和貨物運輸十分不利。因此，自1911年起，兩個鐵路局便開始籌劃並軌方案。1915年3月動土施工，1916年12月正式通車。此後滬寧鐵路上海站也開始增開南向火車。滬寧鐵路上海站成為兩路總站，並正式更名上海北站。而滬杭鐵路上海站則更名為上海南站。
1932年，一·二八事變發生，因上海北站位於租界以外，並臨近閘北戰場，因此遭到破壞，四層樓房毀於戰火。1933年5月起，上海北站進行修復，對於底層得到恢復，二層中間部分也得到重建，同時興建左右候車室、行李房等設施。1937年8月，淞滬會戰爆發，上海北站再度淪為戰區並遭到日軍戰機轟炸。8月28日14時，日軍出動多架次戰機，對上海南站實施轟炸，樓房及附屬設施完全被毀，同時炸死炸傷旅客數百人，南站鐵路運輸完全中斷。11月12日，隨著上海除租界外全境淪陷，日軍開始拆除上海南站及其附近長約1.5公里鐵路。同時修復上海北站，並更名為「上海驛」，從此上海所有旅客運輸全部歸於上海北站。
1945年，京滬區鐵路管理局接管上海北站，並於次年開始進行車站的修復和擴建。經此次修復，站內站台延長至360米，拓寬站台達2787平方米，興建兩座候車室。1947年4月，上海北站升格為上海總站。
1950年3月，上海鐵路局恢復上海北站名稱。同年8月1日，經由鐵道部批准，上海北站更名為上海站，並核定為特等車站，原由上海總站管轄的麥根路站也獨立經營，1953年1月改稱上海東站。1960年，上海鐵路地區樞紐方案開始實行，上海站的貨運移至東站，成為專營的客運車站。1961年，原貨運倉庫進行改造，建成1041平方米的候車室和行李倉庫。同時延長貨運站台，改建成旅客月台，並將貨物線改建成客車到發線，形成南北兩區，共計11股旅客到發線，候車室達3985平方米，車站到發29對。至1987年，新客站啟用前，年運送旅客3900多萬人次。

籌建

上海站雖數經改建、擴建，終因受地理環境限制，站場和設備無法得到很大改善，難以應付快速增長的客流。因此1981年3月，鐵道部與上海市人民政府向國務院提交籌建新站的報告，提出在上海東站的原址的基礎上，建設一座2萬平方米的主樓、3.7萬平方米的廣場，日到發能力達72次的新上海站。根據這一方案，新建成的上海站，將配有7座站台，到發線12股，同時具有商業、市政等多配套的綜合車站。同年6月19日，國務院批覆該計劃，同意新站址和建設規模，並且其主要建設由上海市人民政府統一領導。
1983年9月8日，上海市府、鐵道部因方案產生變化因此向國家計委提交了名為《關於重新報送上海鐵路新客站設計任務書的報告》的新方案，相對原計劃，新計劃有了新的修改和擴充。主要方面有：上海站站廳的容納人數擴大到1萬人，站廳面積擴建到3.3萬平方米；疏通上海站周邊道路，建造大統路非機動車立交，建造恆豐北路立交橋；明確自批准後6個月內動工，1987年前完成一期工程，1988年前完成二期工程；確定工程總投資為26,736萬元人民幣。
1984年4月11日，國家計委署名的《關於重新審批上海鐵路新客站設計任務書和初步設計的復函》。1984年9月20日，新客站工程開工。

建造

1981年8月，上海市人民政府接獲國務院的批文後，即成立上海鐵路新客站工程指揮部。1983年10月，市政府調整指揮部成員，由上海鐵路局、閘北區人民政府和建工局總計4人擔任指揮部的指揮和副指揮，並常駐工地。1984年9月，上海市府確定工程指揮部是市政府的派出機構，全面負責車站施工。
1986年，上海市府成立上海鐵路新客站工程領導小組，由時任市長的江澤民擔任組長，至新客站建成領導小組多次召集會議並進入工地監督工程進展。而為工程施工的前期動遷工作也在1984年5月展開，這次動遷採取原拆原還的辦法，先將工程施工區域內的民戶和單位共7600多戶遷往他處。工程將會配套興建提供拆遷居民回遷的公寓住房。至1986年6月，動遷工作基本完成。
在不影響上海站日常運營的情況下，1982年4月1日，上海東站停止辦理貨運業務，但其他例如列車通過、車底存放、調車、單機通過等業務仍照常辦理。1984年9月29日，工程打樁正式開工。至1986年4月24日，工程完成第一階段施工，主要為南半區的施工。通過這19個月的興建，新客站的南部的大廳和高架站房的土建基本完成。進出上海站的列車改由南半區的高架候車廳下通過，為北區施工提供空間。1986年4月25日至1987年6月25日，工程進入第二階段，這一階段主要開始北半區的工程，包括拆除原東站列車線及附屬設施，同時興建北半區的停車線和機走線，並完成北半區的站廳和高架候車廳。1987年6月26日開始，工程進入最後的第三階段。這一階段目的是完成南北候車室的合龍並進入內部裝修的階段。
而外圍的配套設施方面，第二階段工程結束的那天，大統路立交建成通車。當年10月1日，恆豐路立交也宣告竣工。此外，新客站南北廣場、通道、站內基礎設施的安裝調試都在1987年12月25日前完工。1987年10月，新客站站內裝修提前完成。恆豐路、天目西路的拓寬、恆豐路橋改建以及軌道交通一號線的預留站台和折返線、郵電大樓均在同一時期完工使用。1987年12月27日，新客站第三階段工程完工。至此工程共耗資4.05億元人民幣。
1987年12月27日晚，位於寶山路的上海站開出最後一班列車後關閉，次日，上海站新站房啟用，完成車站功能交接。隨後，老北站改建成為上海鐵路客車技術整備站，主要用作客車整備。為區別以前的老火車站，新建的上海站一般被稱為「新客站」。

改造

由於新客站投入運營後管理不善、加上客流不斷增長，導致車站環境日益惡化：站房底層長期被商鋪和臨時售票處占據、候車區域亦常常人潮洶湧。因此車站於1999年提出了南站房外立面改造方案，乙方華東建築設計研究院在經過實地考察後，決定在南站房外立面覆蓋玻璃幕牆的同時還將南外牆向南移動14米。改造工程自2000年7月4日開始，同年國慶節（10月1日）前夕完工。
2010年，為迎接2010年上海世界博覽會的召開，上海站進行大規模整修翻新。時至今日，上海站仍然是上海市鐵路客運的主要綜合交通樞紐之一，並有上海軌道交通1號線、3號線和4號線交匯於此。首先進行了高站台改造；其次從2009年6月起，車站開始了新建無柱雨棚和北廣場的擴建工程。改造後北站房向東西兩側各延伸了60米，向北延伸25米，其面積由原先的1000平方米擴大到15560平方米，足足擴大了15倍並覆蓋玻璃幕牆；同時原先的藍色頂棚雙站台柱雨棚被橫跨站場的白色無站台柱雨棚替代。全部工程於2010年春運前完工。
世博會結束後，車站又耗時3年將站房候車室和站台共880盞照明燈更換為能耗更低、亮度更佳的金鹵燈。2015年車站改造候車區域設施，安裝免費手機充電站和便民餐桌；2016年又對重點旅客候車區進行了改造。

站房

上海站南站房於1987年投入使用，當時寬156米、深30米、高12米，2000年向南14米擴容2300平方米並新覆蓋玻璃幕牆。南站房外立面被長155米、高22.5米、柱距12米的鋼結構玻璃幕牆覆蓋。北站房於2010年投用，面積15560平方米。

內部

上海站的站廳設計，採用由華東建築設計院提出的「南北開口、高進低出、跨線候車」的方案。進入車站可以經由南北兩個進站口進入，同時進站口以東另專設VIP候車入口，直通VIP候車室。而下車旅客，可通過地下通道，經由東南、西南、北出口共計三個出口快速出站。此外，80%的候車室位於月台上空高架候車室。乘客經由南北進站口進入後，通過自動扶梯運送至二層中央走廊。中央走廊左右各分布5間候車室，旅客根據各候車室外電子屏顯指示，進入相關候車大廳。左右兩側候車廳外側再通過左右高架通道與各月台相連，縮短旅客上車時間，該結構迄今被眾多中國大陸的大型車站採用。
底層站廳則主要以團體候車室、軟席候車室、進站大廳為主。2003年，港澳自由行開通後，為加快滬港直通車的運行時間，上海海關和中國邊檢站廳底層的第一候車室旁邊設置進出境口岸，並由專門通道進入聯檢大廳。2016年1月30日，上海鐵路口岸開放外國人過境144小時免簽政策，持有有效的國際旅行證件和144小時內確定日期、座位前往第三國（地區）聯程客票的過境旅客即可享受過境免簽政策。免簽期間活動範圍限於上海市、江蘇省和浙江省內。
上海站共有5個售票大廳。為避免購票人群與進出站人群的對沖，上海站在主站廳外東南側，即秣陵路梅園路路口處設有聯合售票大廳，整座大廳共設有40餘個窗口。長三角動車組開行以後，上海站又增設自動售票大廳於東南出口東側，以減少聯合售票大廳的購票壓力。2010年啟用的新北站房售票處設有售票窗口10個，自動售取票機14個。

上海站南廣場

現在，上海站南廣場集合了公交、出租、軌交為主的公共運輸，與鐵路南進站口和東南、西南出口相連。上海站進站口正前方地下為計程車停靠站。停靠站分為兩個部分，以適應自長安路、秣陵路和梅園路兩個方向駛入和駛出的計程車輛。乘客可以從上海站進站口正前方的入口乘坐自動扶梯進入停靠站點。
1995年，上海軌道交通1號線建成通車，上海站成為1號線起訖點站。儘管之後1號線延伸至共富新村站、富錦路站，但上海站因為巨大客流，仍舊承擔了大部分列車的起點運輸，並且憑籍上海公共運輸卡可以30分鐘內換乘北廣場的3、4號線。此外，上海站南廣場上也是一些公交線路的起訖點站。此外，在南廣場外側的天目西路和大統路附近，設有以上海火車站命名的公交站點，成為途徑公交的上下客車站。

上海站北廣場

上海站北廣場與鐵路北進站口、西北出口相連，自建成以後，也是長途客運、出租、軌交、公交等交通換乘地點。2000年12月，上海軌道交通3號線開通，其中途徑上海站，並設有上海火車站站的上下客站。其主要進出口設在北廣場，並通過地下過道與南廣場相連。2005年12月，4號線運營後，與3號線共線運營，其中包括上海火車站站。2005年11月，位於上海站西北側的上海長途客運總站投入運營。北廣場成為客運和列車的主要換乘場所。2009年起，為適應上海世界博覽會召開，而導致鐵路運輸的客流激增。北廣場開始進行大規模改造。2010年5月29日，北廣場交通樞紐建成啟用。
2017年1月18日地鐵上海火車站站3、4號線西站廳啟用。西站廳位於北廣場東部地下一層，從鐵路上海站西北出口可直達上海長途客運總站地下售票窗口、地鐵上海火車站站3、4號線西站廳、地下車庫和計程車點。

旅客列車目的地

目前上海站所有列車均為始發列車，並以南京方向為主。在春運，節假日期間還會加開前往阜陽、徐州、河南方向的臨時旅客列車。

下轄車站

上海直屬站是上海局集團的直屬車站之一，管轄上海站、上海南站、上海虹橋站三個大型客運車站及上海西、南翔北、安亭北三個滬寧城際鐵路小站和寶山路客技站、光新路站存車場2個技術作業場。原先上海直屬站還曾管轄上海南動車所和虹橋動車所，2013年6月被劃至新成立的上海動車段。

治安

上海站南北廣場有各種來歷不明的人員的聚集地，其中以售賣發票人員最為出名。這些人員既有來自上海，亦有來自外地。他們通過售賣高仿發票，為來滬出差人員提供報銷憑證，以供這些購買者逃稅、行賄、受賄或者欺騙僱主。從地鐵上海火車站站出口到上海站進站口各種人員不絕於耳的發票叫賣聲成為了許多外地來滬人員對於上海的第一印象，紐約時報稱這個現象是中國龐大地下經濟的一個縮影。這些假發票使得許多企業蒙受巨大損失，同時售賣者不絕於耳的叫賣聲使得許多本地市民認為影響了上海的形象。這種現象從2001年開始出現，儘管治安部門對此進行了多次打擊，但因為這些人員流動性大，偽裝隱蔽，且許多人叫賣時身上並未攜帶發票使得打擊成果收效甚微。

配套交通

上海站地區可以換乘出租、公交、軌交、公路客運等多種交通工具往來市區、郊區和上海埠外。目前，上海站的配套交通設施主要以南北兩個廣場為中心分布。南廣場通上海軌道交通1號線上海火車站站，北廣場通3號線和4號線的上海火車站站。

地鐵

上海火車站站為軌道交通車站，位於上海閘北區上海火車站南廣場地底及北廣場地面。為1號線的地下島式車站及3號線和4號線的地面島式車站。1號線站廳位於南廣場，鐵路上海站東南出口設有通往1號線站廳的快速進站口，乘客在經過鐵路出站閘機後無需再次安檢，可直接購買地鐵車票並進站。
3號線、4號線車站位於鐵路站場的東北側，路軌平行於京滬鐵路。在站廳西側設有未編號的入口與上海站西北出口、上海長途客運總站連接；東側設有一個未編號的出站通道。

長途汽車

上海長途客運總站位於鐵路上海站北廣場西側，於2005年11月投入使用。該站主要開行往皖南、皖北、蘇北、浙東以及江陰、常熟等鐵路不方便到達和上海周邊地區。

藝術作品

上海站作為上海的鐵路樞紐門戶之一，經常出現於各種與上海有關的各類藝術作品中。茅盾的作品《子夜》和王安憶的作品《本次列車終點站》等都有對於上海站的描寫。
除此之外，電視劇《孽債》和《老房有喜》等影視作品曾在上海站取景。