太田川駅
名鉄初となる3層構造の高架駅で、1階がコンコース、2・3階がプラットホームとなっている。1階には、自動券売機、改札口、駅事務所、多目的を含むトイレ、売店がある。2階に1 - 4番線(2面4線)、3階に5・6番線(1面2線)の計3面6線が設置されている。2階ホームと3階ホームの間には、中3階が設けられて各ホームを連絡している。
すべてのホームに車椅子対応エレベーターとエスカレーターが設置されており、2階の3・4番線(常滑線 金山・名古屋方面)と3階の5・6番線(河和線 金山・名古屋方面)を直結するエスカレーターも設けられている。中3階にはエレベーターと階段が通じているが、エスカレーターは無い。
発車標は種別部分がフルカラーで(3 - 6番線用は加えて到着列車ホーム階・金山駅先着列車案内も付加)、自動放送は種別、行先、停車駅の順に読み上げるタイプとなった。また、6+2や4+2と書かれた停止位置目標が立てられている。
駅東側の駅前広場が2012年(平成24年)3月に完成した。バス乗り場は3月20日に仮駅西口付近から駅東側へ移転した。
駅の高架化以前、河和線の上下本線と交差する常滑線下り線は通過速度が抑えられていたが、仮線移行と同時に高速分岐器が取り付けられ、ミュースカイは当駅も最高速度120 km/hで通過するようになった。
駅南(常滑線側)に留置線が2本設けられており、当駅始発着列車の留置に使用される。
東口(2023年)
中3階連絡通路(2022年)
駅名標
2階ホーム(2012年)
河和線上り専用の3階ホーム(2023年)
留置線
TA 常滑線 □ミュースカイ(中部国際空港駅発9時以降の上り列車とすべての下り列車) 通過 □ミュースカイ(中部国際空港駅発9時以前の上り列車)・■特急 神宮前駅 (NH33) - 太田川駅 (TA09) - 尾張横須賀駅 (TA10) □快速急行 神宮前駅 (NH33) - (一部大江駅 (TA03)・聚楽園駅 (TA07)) - 太田川駅 (TA09) - 尾張横須賀駅 (TA10) ■急行 大江駅 (TA03) - (一部大同町駅 (TA04)・聚楽園駅 (TA07)) - 太田川駅 (TA09) - 尾張横須賀駅 (TA10) ■準急 聚楽園駅 (TA07) - 太田川駅 (TA09) - 尾張横須賀駅 (TA10) ■普通 新日鉄前駅 (TA08) - 太田川駅 (TA09) - 尾張横須賀駅 (TA10)
KC 河和線 ■特急 (神宮前駅方面 -) 太田川駅 (TA09) - (一部南加木屋駅 (KC03)) - 阿久比駅 (KC08) □快速急行・■急行・■準急 (神宮前駅方面 -) 太田川駅 (TA09) - 南加木屋駅 (KC03) ■普通 (神宮前駅方面 -) 太田川駅 (TA09) - 高横須賀駅 (KC01)
かつては当駅 - 尾張横須賀駅間に牡丹園駅(1922年廃止)が存在した。
周辺の地名、および当駅の所在住所は東海市大田町となっており、駅名とは異なり点が付かない。近くを流れている河川も点のない大田川という名称である。