北山形駅
地上駅。東口駅舎に接して単式ホーム1面1線(1番線)、奥に島式ホーム1面2線(2・3番線)、さらに奥に単式ホーム1面1線(4番線)、ここまでのホームとYの字をなす様にして相対式ホーム2面2線(5・6番線)とあわせて5面6線をもつ。6番線ホームに接して西口の駅舎がある。1・2番線の線路が標準軌、ほかは狭軌となっている。5本のホームが長い跨線橋で結ばれている。
元来この駅は左沢線のみの停車駅で当時は今の西口駅舎と5・6番線しかなかった。しかし後に奥羽本線・仙山線も停車するようになり1 - 3番線と左沢線の4・5番線(当時)のY字構造になった。そして山形新幹線の新庄延伸に伴い、仙山線用の4番線ができ、これにより左沢線のホームは5・6番線に番号がずれ、最終的にこの駅構造となった。
1・2番線を奥羽本線(山形線)の列車、3・4番線を仙山線の列車、5・6番線を左沢線の列車が使用している。1番線は一線スルー化されている。