清光緒31年(1905)11月,萍株路設(shè)株洲車站。宣統(tǒng)2年12月(1911年1月)粵漢路長株段竣工,建成第二個株洲的車站,時稱株洲北站,萍株路的株洲車站則改為株洲南站。兩站相距約1.5公里,互不銜接,民國2年(1913)5月修建一條聯(lián)絡(luò)線,以辦理兩路聯(lián)運。民國26年(1937)9月,株萍路并入淅贛線,新建株洲總站,與粵漢路的株洲車站東西并列,并在株洲總站以東約2公里處修建株洲東站。

1949年9月,4個車站合并成株洲車站。80年代升為特等站。株洲車站在中華人民共和國成立前站屋狹小,設(shè)備簡陋。中華人民共和國成立后,對株洲車站的行車及客、貨運設(shè)備曾進行大規(guī)模的改、擴建。在行車設(shè)備方面,第一個五年計劃期間,先后增建到發(fā)線4條,編組線1條,牽出線1條,60~70年代又先后延長股道長度,并建成電氣集中聯(lián)鎖;至1990年全站有站線33.564公里,其中到發(fā)線6條9279延米。在客運設(shè)備方面,在第一個五年計劃期間新建站舍833平方米,修建第二旅客站臺,并架設(shè)旅客天橋;1973年交通部批準擴建株洲車站,由廣州鐵路局勘測設(shè)計所設(shè)計,湖南省第五建筑工程公司施工,1980年12月主樓工程竣工交驗,1981年9月完成副樓及掃尾工程,1985年旅客一、二站臺及雨棚的延長工程竣工。至1990年底,客運設(shè)備擁有房屋1.552萬平方米,為1949年的60倍,其中有普通、軟席、攜帶兒童等候車室8個;有旅客站臺2座計1124延米,雨棚2座總長914延米;天橋、地道各1座。貨運設(shè)備方面,1950~1957年改建南貨場,新建有10條貨物線及倉庫(雨棚)的北貨場;1973年5月至1976年12月,在白石港新建中轉(zhuǎn)貨場,占地1.3萬余平方米15萬噸;有貨物線8條,站臺3座,零擔雨棚2座,危險品倉庫1座;隨著貨運量的增長,1986年8月租用鐵道部工程指揮部株洲建材總廠的部份場地,開辟第二零擔貨場;1989年又在新貨場新建貨物線3條。

1990年株洲車站南貨嘗北貨場為整車貨場,新貨場為零擔貨場,總面積12.8萬平方米,貨物裝卸線14條,有效長計1692延米;計246個貨位,一次堆貨為1.15萬噸;租用的臨時貨場,辦理零擔業(yè)務(wù),占地4180平方米,有貨位69個,一次堆貨量883噸。