2007年11月，长沙南站开工建设；2009年12月，车站正式开始运营；2014年8月，车站沪昆站场全面建成；2016年11月28日，车站东广场投入使用。截至2017年12月，长沙南站建筑面积27.8万平方米，站场规模为13台28线。
长沙南站设计造型体现湖南“山水洲城”’的地域特色，溶入了潇湘文化，设计者将山峦的起伏曲线提炼为站房造型，将水的波浪提炼为站台雨棚的形式，形成了“三湘四水”曲线。车站主体正立面玻璃幕墙采用具有湖湘特色的窗花形式，减弱了东西日晒的影响，起到节能降耗的作用。
长沙南站西站房竖向分为出站层、站台层、高架层三个层面。高架层分为中间的候车厅和两端的服务区；站台层包括站房部分的站台和南北雨棚部分下面的站台；出站层包括出站大厅和东西两侧的出站通道，将东西广场连成整体。
