1904年12月，株萍铁路通车时，株洲建成了第一个火车站，站址设湘江岸边，后来改为株洲南站。1911年1月，粤汉铁路长株段通车时，株洲建成第二个火车站，称粤汉铁路株洲北站，站址设今行包房处。株萍路株洲车站与粤汉路株洲北站相距1．5公里，互不连接，民国2年5月才修建一条联络线，互通车辆。民国17年11月，铁道部令株萍路并入粤汉铁
路湘鄂段统一管理，株洲北站成为联运枢纽。民国25年，株洲北站改称株洲车站，原株萍路株洲南站改为岔道站，湘鄂、株萍两段列车经岔道站直通。民国26年9月，株萍路并入浙赣铁路，新建株洲总站地址在南岳岭下面，亦称株洲北站，与粤汉路株洲车站平面相对，并在株洲总站以东1．98公里处修建株洲东站，至此，株洲先后设有4个火车站，即粤汉路株洲站，浙赣路株洲总站、东站、南站。
1949年前，株洲4个车站设备简陋，浙赣路株北站建站12年只有4股道，站房面积150平方米，有月台1座，在站场中部架设钢架天桥l座，宽约2米，供旅客和搬运货物横跨粤汉线之用，后被日本飞机炸毁，北头设有三角线作机车转头之用。南站、东站各有两股道，并在南站建转车盘1座。粤汉铁路株洲车站建站
38年，亦只5股道，站房面积100平方米，站屋是用竹篾条编织的墙，两面敷上黄泥和石灰，候车室只能容纳100人。有月台1座，长60米，北头设有车房。站内场地低洼，每遇湘江涨水，车站和街道民房一起浸没水中，一连几天乃至半月不通车。民国37年，日均接发列车15对，日均出入车辆不过200余辆，旅客到发日均200人左右，装卸车日均不到20辆。
1949年9月，将株洲4站合并统称株洲车站，属广州铁路局管辖。合并后，原粤汉路株洲站办理客货业务，原株洲南站改为货房，办理整车货运。原株洲总站改为运转室，办理行车业务。原株洲东站于1950年11月1日撤销。按照枢纽的总体规划，五里墩车站于1956年划归该站管理，为四等中间站。
1974年铁道部和湖南省决定兴建株洲新客站(原址改建)，占地1.2万平方米。1975年11月成立株洲车站改建工程指挥部，由中共株洲市委副书记张小辉任指挥长。工程分两期进行，第一期建主楼和北附楼(售票厅)、软席候车室、人防地道，设计面积为10515平方米。1975年12月开工，1981年9月竣工。第二期工程建南附楼(行包房)、天桥、地道、雨棚等。1980年设计、施工，1981年天桥竣工，1983年行包房投产，1984年一、二站台及雨棚延长，1985年地道、雨棚完工。至此，一座设计新颖、宏伟、壮观、装饰典雅、设备齐全，具有现代风格的大型客站屹立在株洲市区中心。
