南宁在解放前，除几条低等级公路之外，是一座没有铁路的孤城。据史料记载，清光绪三十二年（1906年）广西商办铁路曾拟筑南宁至桂林铁路，因种种原因未果。清宣统元年（1909年）柳州至南宁段才开始勘测，取来宾、迁江、宾阳、昆仑关至南宁，但因昆仑关山势迂回险要、工程艰巨、耗资巨大，此方案未能实现。1937年再勘测时候取柳州起直接趋来宾，沿大江经由黎塘的方案，并征调民工筑路，后因抗日战局紧张，路基受到破坏，柳州至南宁铁路终成泡影。解放后党和人民政府十分关怀湘桂铁路的建设，从1950年10月10日起，根据党中央的指示，修筑来邕铁路。于1951年2月23日晚铺轨至南宁，2月25日开站，3月10日开始办理营业。因火车站地处南宁而名为“南宁站”。忆起当时，1986年时任南宁站副站长的邓昌辉介绍道，由于是南宁有史以来建成的第一条铁路，所以很多群众集会庆祝通车典礼。
邓昌辉说，开站初期，南宁站的总体建筑面积4512平方米，仅有5个股道，1台旧铲车。站房面积275平方米，仓库3座，货场面积4500平方米。每日开行货车2对、客货混合列车1对。
邓昌辉说，1955年8月1日，中越两国正式办理铁路客货南宁站为国际联运业务。在上个世纪五十年代中期至六十年代，特别是援越抗美年代，各种物资源源不断地通过南宁站发往越南各地。 1978年，为庆祝自治区成立20周年，能以全新的姿态迎接来自五湖四海的兄弟姐妹，南宁站进行第一次改造——旧站房被全部推倒重建，新建起来的站房框架沿用至今。
据1978年时任南宁站站长的吕福庆回忆，当年元旦，铁道部审查同意柳州局投资建设，同年3月完成施工设计。自治区组成建站领导小组和施工指挥部，以自治区第一建筑安装公司为主力，包括柳州铁路局施工队伍共108个单位参加施工。
“1978年2月16日南宁站站房扩建、新建工程开工。增建了贵宾室、售票厅、行包房、办公楼、站台、雨棚、天桥以及广场等设施，施工9个月。”上世纪八十年代初时任站长的刘循阎告诉记者，“当年11月20日完工，一共完成新站房面积12065平方米。其中候车室是上世纪五十年代刚开始兴建时的18倍。12月1日恢复办理客运业务。”
从1978年扩建后的照片中可以看出，重新装修后的南宁站跟看到的的南宁站大致相似。新站房充分利用原有设备，设计布局合理，雄伟壮观，朴实大方，颇具民族特色。 时光悠悠，南宁站经过50多年的发展，依然屹立于南宁市中心，虽然她为南宁的交通运输作出了重要的贡献，但由于时代的发展，南宁站需要进一步进行扩建改造装修以适应不断增长的交通需求。2000年10月20日，车站的主体站房又历经了一次旧貌换新颜的变迁。装修后的主体站房宽敞明亮，与软席候车室、售票大厅融为一体，成为首府南宁一道靓丽的风景线。
与时俱进，永不落伍是南宁站发展的主旋律。据南宁站宣传助理孙西林介绍，2003年，南宁站开展了企业文化建设，站旗、站歌、站徽，火车站精神、管理、安全、服务理念等一应俱全。
2004年，为迎接中国—东盟博览会的召开，车站再次进行装修，主要包括两个候车室的改造，对售票大厅、天桥进行全面装修改造和整个站区环境的美化和相应的配套系统建设。此次装修进一步优化了服务设施，提高了服务档次，使南宁站得以以崭新的面貌迎接前来赴会的四海宾朋。在完善服务设施的同时，为适应中国—东盟博览会的需要，南宁站开展了“倾情博览会，服务创优佳”活动，让员工学习东盟礼仪，了解东盟的风土人情、生活习惯，为来南宁参加中国—东盟博览会的东盟各国外宾提供更好的服务。设立“心连心”客票咨询台和“亲情服务台”，开通11185邮政订票快递业务和网上购票等一系列的服务，为旅客们提供了更方便、快捷的服务。 昨日上午，记者从南宁火车站地下通道穿过3号站台，来到高铁站台。走出出口，气势恢宏、宽敞靓丽的高铁站台顿时展现在记者面前。而在站台东侧，写着“南宁站”的两块牌子已经挂出。现场仍有不少工人在忙着铺设地砖。
“高铁站台长轨已经铺设完毕，主体工程也已基本完工，现在主要是对天桥和地道进行装饰，还有部分电气化设备也在安装调试中。” 中铁二十五局南宁铁路枢纽第二项目部书记唐国亮介绍说，此次南宁火车站站改施工分北场、南场先后进行。首先对北场进行施工，北场投入使用后，再封闭南场进行改造施工。
“高铁站台启用后，动车就可以开进南宁火车站啦。”唐国亮说，按照铁路部门的有关要求，南宁火车站高铁站台要在12月10日前全部完工，达到满足动车通行的条件。届时，将新建的高铁线路拨接入南宁火车站后，动车组就可以开进高铁站台了。
南宁火车站站改后，新建站台长550米、宽10.5米、高1.25米，与火车站站台相比，俨然“高富帅”。整体上看，高铁站台气势恢宏、宽敞靓丽，站台上一根根细小的柱子将雨棚顶起，犹如一把把巨伞为站台上的旅客遮风挡雨。据介绍，柱子之所以用细小结构，主要能减少柱子占据站台的面积，以便在站台上腾出更多的空间给旅客。此时，一些工人仍在对站台地面进行铺设地砖和盲道砖。
两座旅客天桥横跨过每个站台，天桥通道宽约10米，天桥每跨过的站台都有上下站台的阶梯。届时，旅客只需根据标志指引行走就可到自己车次的站台上下车。此外，旅客地道在轨道地下穿行而过。
中铁二十五局一公司南宁铁路枢纽Ⅲ标二项目部工程部副部长李兴杰表示，南宁火车站站改北场的5号、6号、7号站台已接近尾声，3个站台的7条轨道已经铺设完毕，剩下的施工主要仍有部分旅客天桥和旅客地道装饰中，以及部分电气化设备还在安装调试中，2015年4月全部完工，达到满足火车通行的条件。
