西安火车北客站作为陇海铁路和包柳铁路的重要交汇点，其地理位置具有显著优势。青藏铁路通过兰州的联络线连接陇海铁路，而西安与南京之间的西宁铁路通道也在规划中。作为郑西高铁客运专线的接入站，西安北客站的规划延伸至兰州，有望成为全国快速高速客运网中的关键节点。
在城市规划中，西安北客站被定位为主客站，逐步取代现有的西安站功能。其规划范围包括14平方公里，核心区域位于北绕城高速公路、尚稷路、西铜高速公路和朱宏路之间，约1.5平方公里，以光明路、尚华路及南北两侧道路为主，作为综合交通枢纽和1.5平方公里的核心区域。
西安铁路北客站坐落在城市北部的未央路、三环路和绕城高速公路交汇处，距离市中心钟楼约12公里，距咸阳市中心21公里，与西安咸阳国际机场仅20公里，距离规划的行政中心3公里。周边交通便捷，东邻西铜公路1公里，西距机场二号线1公里，南侧紧邻绕城高速路1.5公里。设计上，广场空间采用“一纵一横”布局，生态景观轴贯穿南北广场，强化了南北发展轴线，而铁路沿线防护绿带则沿轴线延伸。
纵向中轴线由南侧景观广场、主站房和北侧景观广场组成，两侧则是景观绿地和交通广场，以站房为核心，统领整个广场空间。整体设计充分考虑了各功能区的需求，通过空间层次的划分，创造出丰富多样的外部空间，打造出宜人的城市环境。
西安北客站于2008年9月19日正式开工建设，分三场18站台34线，设计南北两座客运站房及站前广场，南主北辅；建成后将是亚洲最大的火车站。2011年1月11日正式建成投入使用。