1989年，广元站站场占地面积94789平方米，站型为横列式一级二场，正线曲线半径1000米。
2011年1月启用的广元站新站房酷似一只展翅欲飞的金凤凰，为双层候车室，可容纳1500人候车。截至2018年11月，广元站站房总面积10400平方米，有2个直通式候车厅和1个辅助候车厅，其中候车厅面积4200平方米，一次能容纳旅客3500余人。2014年1月启用后的广元站站前广场建设总面积91840平方米，其中公共设施、人防、超市及广场82575平方米，疏散广场3594平方米，进站广场11451平方米，休闲广场6606平方米，人防工程24000平方米，旅游服务设施150平方米，超市10000平方米。
截至2018年11月，广元站候车厅分为上下两层。 广元站站前广场共分为三层，集合候车休闲、商业购物、地下停车等多种功能，顶层为开放式广场，与火车站进站口地面持平；第二层为便民商场；底层则是地下停车场，可提供306个私家车停车位。
改造后的新的广元站，将成为宝成铁路、兰渝铁路、西成客专、广（元）达（州）铁路的交汇点，成为川内除成都之外的第二大铁路枢纽站。
西安至成都高铁正式开通运营，千年来阻隔中国西北西南的秦岭天堑被贯通，蜀道难成为历史。
广元站位于中国铁路成都局集团有限公司、中国铁路西安局集团有限公司和中国铁路兰州局集团有限公司的交接口，是兰渝铁路的3个枢纽站之一。
1952年7月2日，原天成铁路（1953年12月更名宝成铁路）正式开工，其中绵阳至广元段于1953年开工，于1954年12月底铺轨到广元。
1955年1月，广元站建成，位于广元县城西郊下西坝，为宝成铁路的一个区段站；同年10月1日，伴随宝成铁路成都至广元段通车，广元站开始营运，隶属重庆铁路管理局运输处。当时的广元站是一个集客运、货运、编组业务于一身的三等客货混合站，仅有一个候车室、两个站台，站前有一个狭小的广场。
1957年5月，广元站改属成都铁路管理局运输处；同年9月，隶属成都铁路管理局广元办事处。
1958年1月1日，途径广元站的宝成铁路全线正式通车；同年1月，广元站隶属广元车务段。
1960年7月，广元站隶属成都铁路局广元办事处。
1961年3月，广元站上调为二等站，并定为成都铁路局和郑州铁路局之间的交接站，隶属成都铁路局运输处。
1965年1月1日，广元站隶属成都铁路局成都铁路分局。
1989年10月，2011年1月新站房启用后，2012年11月站前广场改建前的广元站全貌
广元站由二等站上调为一等站。
1997年2月，广元站迁址新建后通车运营，原广元站改为广元南站。
1995年8月30日，搬迁至广元市市中区上西坝原上西坝站站房旁异地新建的广元站落成。
1997年2月1日，广元站正式通车运营。新的广元站有5个站台，除了全部承担客运业务外，还肩负接发部分直通货车任务。
2005年3月18日，撤销成都铁路分局，广元站改为直属成都铁路局管辖。
2008年5·12汶川地震后，广元站站房主体遭到严重毁损。
2011年1月16日，广元站新站房正式开通启用；同年11月28日，恢复成立成都铁路局广元车务段，广元站由成都铁路局直属改归广元车务段管辖。
2012年11月8日，广元站站前广场开工建设。
2014年1月1日，广元站站前广场投入使用。
2015年7月1日至12月31日，广元站停止办理客运业务，实行全封闭施工改造，包括对广元站既有接发列车线路和旅客乘降站台以及风雨棚等设施进行扩能改造，以满足兰渝铁路、西成高速铁路投入使用后开行列车的需要。
2016年1月10日起，经过改扩建后的广元站正式恢复客运业务办理，车站由原来的客货混合站变更为纯粹的客运业务办理站；同年5月15日，广元站开通动车组列车；同年12月26日，兰渝铁路广元站至岷县站区段正式开通运营。
2017年12月6日，途径广元站的西成高速铁路正式开通运营。
自助购票
截至2016年4月，广元站售票大厅内除了购票窗口外，还设有14台自助售取票设备。
便民设施
截至2016年1月，广元站设有3座升降电梯，7座自动扶梯；旅客必须通过天桥才能进站乘车，天桥宽度由原先的8米增加到16米；原先的出站口变为出站地道，旅客下火车后经过地道可直接到达站前广场；候车室共有8个检票通道，还有手机充电设备和母婴房。
2018年8月20日零时起，广元站启用二代身份证直刷进出站乘车业务。旅客通过互联网购买成都东站至西安北站区间的G、D、C字头的动车组列车车票，在广元站上下均无需换取纸质车票，可凭购票时所使用的二代居民身份证原件，直接通过车站自动检票闸机办理乘车。学生票、残疾军人票等票种仍然需要提前办理取票手续。
截至2016年1月，广元车站派出所在进站口设置有临时身份证制证窗口，不用再到车站行政办公区办理。
1958年至1989年，广元站共发送旅客1652.4万人次，发送货物1210.6万吨，办理货物列车2114.4万辆。
1985年，广元站共发送旅客90万人次。1983年进出四川四个分界口的旅客总人数中，广元口占46%。其中进川占46.6% ，出川占45.5% 。原上西坝站1985年客运量2.93万人次。
2011年春运历时40天，广元站累计发送旅客336283人，比2010年减少6.7%。
2016年春运期间，广元站共发送旅客368902人次，同2015年春运比增长18.1%。
2018年春运历时40天，广元站共发送旅客99.2万人，发送人数同2017年比增加约48%，突破广元站建站后的历史纪录。
2019年2月4日至2月10日春节7天假日期间，广元站旅客吞吐量达10.788万人次。
