保定火车站主要停靠和出发京广线列车。1899年 （清光绪二十五年）2月1日，保定火车站建成通车，当时站名为保定府站。1897年4月，卢沟桥至保定段铁路开工修筑，线路长132.7公里，1899年1月完成铺轨，1月22日保定府站交付使用，2月1日铁路正式通车。1900年义和团曾焚毁保定站，后又由比利时公司修复。当时的车站设有候车室、票房、天桥及装卸货物用的光绪时期保定站
库房、站台等。据说，车站通车运营初期，旅客列车只在白天行驶，天黑后旅客到达车站下车住宿，第二天再坐车继续旅行，一直到1913年才实行昼夜行车。

2013年11月20日10时许，保定火车站东广场拆迁正式开始，广场老建筑在机器的轰鸣声中正在倒塌，逐渐会消失在人们的视野中，服役近40年后，退出了历史舞台。据悉，2014年1月中旬，东广场建筑将完成总体拆除，开春后开始重建。东广场原址重建后，将成为保津铁路首发站，方便人们出行。
保定站从建成起一直都在高位运行，随着保定市铁路旅客运发展，该站的既有站房规模已不能满足客流增长的需要，2009年，保定市政府与铁道部协商达成一致，共同启动了对火车站的改扩建工作。古城保定具有2300多年历史，地处北京、天津、石家庄三角地带，有“京畿重地”、“首都南大门”之称。因此，新站设计方案命名为“京畿之门”，造型以“门”为意向，提取定州开元寺塔和中国古典建筑的构成元素，使整个建筑兼具古典气质和时代精神。新火车站是在老站房的基础上实施改造，以既有车站广场中心线作为中轴，在现有站场东、西两侧建设新站房，中间设置高架候车厅，新站站场规模为5台10线(含正线2条)，最高聚集人数6000人，预测到2020年、2030年，保定站旅客日发送量分别为4.4万人次和6.2万人次。站房主体为2层，总建筑面积为34493平方米。保定火车站扩建改造预计2014年完工。
新保定火车站改造工程总规模5台10线，总投资7.9亿元，改造后的保定火车站总建筑面积达4万平方米，规模相当于老火车站的6倍。新站房站口由现在的朝东改为朝西，面向保定市主干道朝阳大街。车站客运站房为上下两层结构，将采用高架候车、上进下出的流线模式。一层售票，二层候车，使乘客登车出站更方便有序，效率更高。新站建成后，站内布局由现在的三站六线，扩展为五站十条，可同时停靠八列列车上下乘客，五座站台均将采用美观实用的无站台柱雨棚结构，总面积达5万平方米。按新保定站的规划设计，最高聚集人数为6000人，具备年发送千万旅客能力。
保定火车站扩建改造一期工程（西站房）已经完工，2012年12月29日0:30正式启用。旧站房于2013年1月5日17:00正式停止使用。
保定新站是保定地区铁路主要客运站，建筑面积3.5万平方米，规模在省内仅次于石家庄新火车站和唐山新火车站。保定站以办理京石城际、津保客运专线始发终到客车作业和京广铁路、京石城际通过客车作业为主。
西站房启用后，现有的线路东侧老站房将被拆除，建设新火车站的东站房、东广场。东、西站房之间，将通过横跨铁路线的登车走廊连为一体，构成保定新站完整的“京畿之门”造型。