北京西站是“八五”计划的重点工程，由北京市和原铁道部共同出资，总投资65亿元人民币。截至2015年3月，车站主建筑群建筑面积50多万平方米，直接服务旅客的建筑面积近30万平方米。北京西站的设计利用地铁站穿过车站中轴线形成的结构布局（高层建筑基础原在地铁两侧）的中央空档，借鉴中国的“关”、“城门楼”的形象,设计成了一个45米宽、50米高的大门洞,在45m长的巨型钢结构上放了一个“门楼”，现代钢结构与传统门楼的组合。这一主题重复出现在东西出站口组成三座门，成为火车站形象的基调。同时，设计采用了民族传统建筑形式，做为莲花池历史文脉的延续，强调西客站的纪念性。
此外，北京西站也强调了时代精神的表现。车站通过巨型钢架和钢亭的组合及巨大的门洞产生时代感，吸收了国外车站使用玻璃的做法，在西客站设计了玻璃大雨拥、中央大厅玻璃棚、中央通廊玻璃天栩等，在大量人流集散的部位尽量做到引入自然光，变过去车站的昏暗压抑为明亮通透。通过大球形网架的形象与传统建筑形象互相渗透，在主亭上用暴露结构的方法露出钢亭、屋顶网架杆件和支持飞檐的杆件，使门楼融进钢结构和网架形象，代替了木结构的斗拱，使主亭也具有时代特点。
车站南北广场中心设置了两座城雕，其中，南广场为弘扬中华民族悠久历史文化为主题的雕塑，北广场为以走向21世纪为主题的雕塑，从而形成“一个文明古国的现代崛起”的完整构思，以此烘托西客站的纪念性主题。
