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(jìn)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(zhǔn)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(dān)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(dān)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(dān)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(dān)業(yè)務(wù)，占地4180平方米，有貨位69個，一次堆貨量883噸。