廣州站始建于1960年，于1974年4月12日正式投入運營。廣州站計劃于2018年啟動改造工程。截至2015年2月，廣州站站場總面積12萬平方米，候車室面積8504平方米，售票處面積1108平方米，行包倉面積3823平方米，站臺規模為4臺7線，車站可日發送旅客3萬人次。
廣州站主樓有四層高，其利用了嶺南傳統建筑的室內庭園布置，左中右三部分有庭園相隔，車站內設有綠化景觀、金魚池和小橋，小花園里種著桄榔樹和竹子。火車站主樓外立面的正中央樹立了高4.5米、寬5米的大鐘。
廣州火車站前的廣場上總計搭建了8個候車雨棚，設16個候車室，從西至東依次排列為1至16號。其中，1至5區，分車次安排西南方向旅客進入侯車；6-9區為開車前2小時快速通道；10至14區為京廣、東南方向旅客進站通道；15區為老幼病殘孕候車區和軟席旅客侯車，會先于其他區進站侯車；帶小孩、有老人的旅客可到15區侯車16區為4-24小時候車區。