仙台トンネル
東西地下自由通路は仙台市の所有であり、59億円かけて JR東日本に委託して仙台トンネルに沿って造った。西口中央地下歩道も仙台市の所有であり、地下鉄南北線開業に合わせて建設された。JRあおば通駅開業に合わせて建設された地下鉄南北線仙台駅との連絡通路は、両駅のホーム同士を行き来することが出来る(途中に改札あり)。
なお、1971年(昭和46年)に東北新幹線(1982年(昭和57年)6月23日開業)が起工し、国鉄仙台駅の駅舎工事も始まるが、高度経済成長後半から仙台市電廃止と仙台市地下鉄新設が議論され、1972年(昭和47年)には仙台駅前に地下街新設の議論もあった。地下街は地元の反対があって建設されなかった が、市電は廃止され地下鉄南北線の建設が始まった。建設に際して仙台駅前の地下では、将来の地下鉄東西線と地下街建設の可能性を残すため、南北線は上述のB3階の深さに造られた。その後、東西線のために開けておいた上述のB2階の深さに仙台トンネルが造られたため、東西線は上述のB4階の深さに造らざるを得なくなるが、一方でB1階(b) に造られた東西地下自由通路のJR仙台駅から南北線仙台駅までの区間は壁構造にしないで柱構造で造り、将来の地下街化が可能な仕様で建設された。
また東西線の新設に際し、北改札付近にエレベーターを新設した ほか、南北線・東西線の乗換時のラッチ内コンコースをB2階(a)層に整備、駅東西に出入口の新設 等が進められた。