自1980年深圳经济特区设立以来，深圳站一直是本地最主要的铁路客运站。但随着列车班次不断增多，原有车站空间已不敷使用，又因其位于市中心和边境而无法扩建，因此1990年代末即提出了建设深圳市第二铁路客运站的构想。

2003年11月，深圳市政府完成了《深圳市铁路第二客运站交通规划》，建议将新深圳站选址于深圳市龙华二线扩展区内。

2005年，深圳市与铁道部分别完成了《国家铁路深圳地区布局规划》和《深圳铁路枢纽总图规划》，就新深圳站选址达成一致。

2005年7至10月，深圳市政府与原铁道部提出深圳北站综合枢纽规划的初步方案。

2007年6月，深圳市在原铁道部站房招标的基础上开展了北站枢纽工程可行性研究，同年11月铁路部门完成了铁路北站站房初步设计，并开始动工建设。

2008年，新深圳站建设的最终方案完全确定。

深圳北站在规划和设计阶段，曾经使用多个名称，如新深圳站、深圳新客站、龙华火车站等。2008年12月23日，新深圳站正式命名为“深圳北站”，位于广深铁路上的原深圳北站恢复初名笋岗站。

由于受7·23温州动车追尾事故的影响，深圳北站的启用时间一再推迟。2011年12月26日上午，深圳北站正式启用，时任铁道部部长盛光祖、广东省委书记汪洋等人出席启用仪式。

2012年4月1日起，广深港高铁与武广高铁双向直通，广深港高铁实行新运行图，深圳北站增加了20对前往武汉站和长沙南站的班次。

2015年，车站开行深圳北始发往京广高铁，广深港客运专线，杭福深客运专线，南广铁路，贵广铁路，渝利铁路，郑西客运专线，合福高铁沿线的客车。另外逢每周一，五，六，日还会开行至北京西站和上海虹桥站方向去的高铁动卧。

2017年1月5日，中国首个经济特区至地级市的城际铁路——深汕捷运开通，深圳北站为始发站。

2018年5月11日，香港的高铁列车进入内地试运行，次日动感号动车组开到深圳北站，广深港高铁开始跨境试运行。

2018年6月5日，深圳北站新增网际网路订餐服务。

深圳北站西广场

截至2011年12月，深圳北站建筑总面积为182074平方米，为地上两层结构，总高度43.602米。其中，房屋建筑面积74573平方米，站前平台：34146平方米，主体屋面南北侧悬挑：4292平方米，无站台柱雨棚：68488平方米（钢结构覆盖面积），站房屋盖长413米，宽208米，投影面积约85000平方米。

深圳北站设计有两大亮点。一是与传统火车站相比，深圳北站将公交、捷运、出租、长途客运、小汽车等城市交通形式全部整合进来，旅客在站内就可以享受“零换乘”的便捷，二是与国内的火车站都採取的从上层进站、下层出站的人流组织形式不同，为了配合枢纽以步行人流换乘集散交通层为中心的流线组织，国家铁路首次在深圳北站实现了“上进上出”的人流组织，这也是国内唯一採用“上进上出”的大型火车站。同时，深圳北站取消了传统火车站巨大的站前广场的设计，旅客无需走出车站便可进行各种交通方式的换乘，节约了近50万平方米的土地。因而，深圳北站成为国内占地面积最少、利用效率最高、换乘最方便、组织最合理的综合车站。

深圳北站结构图

深圳北站位于深圳市龙华区东南部，原龙华二线扩展区的中部。北邻未来龙华中心区，西邻福龙路和水源保护区，东邻梅观高速公路，南侧为留仙大道及白石龙居住组团，距离深圳市中心区9.3公里。其选址位于深圳市的几何中心和人口中心，具有较为优越的发展条件。

深圳北站分为三部分：高铁站房、东广场和西广场。其中，高速铁路呈南北方向，站房设于轨道上方；东广场是以公共运输为主导的主广场；西广场是以私人交通为主导的副广场。在平面上，北站枢纽利用高铁站房与90m标高平台主交通层形成的十字形结构，分别在东、西广场4个象限布置公交、出租、长途等常规接驳设施和运营中心，并分别通过东、西广场综合换乘大厅组织各种换乘。高铁站房、东广场、西广场最终以90m标高的人行平台为客流集散的主交通层而联繫在一起，这个主交通层在规划上一直向东延伸至梅龙路。

深圳捷运4号线、深圳捷运6号线在深圳北站东广场高架，与高铁基本平行穿过车站大屋顶。留仙大道、玉龙路经高架桥上跨高铁股道，深圳捷运5号线、平南铁路自东向西横穿整个车站；新区大道沿南北方向在国铁站房和东广场之间从地下穿过车站。计程车、公车均通过专用道进入枢纽内部，长途客车则驶入周边多条高速公路，最大程度地减少了对城市交通的干扰。

深圳北站东广场

深圳北站为南北向布置，站房位于轨道上方。车站共设有20股道和11个站台（2个侧式站台和9个岛式站台，共20站台面），自东向西排列。其中8号至15号站台为跨境列车专用站台，途经线路主要有广深港高速铁路、杭深铁路。

深圳北站自动售取票机主要分布在A1售票厅门口及A2售票厅门口、B1售票厅内、负一楼坪山快捷线售票厅内和候车大厅内A2检票口旁（仅供取票）。

深圳北站公安制证点设定在A2票厅10号窗。

深圳北站东广场地上一层及二层部分楼面被划为商业空间，命名为缤果空间，面积约三万平方米。另外，东广场南侧三层至五层建有优越时代广场，面积约三万平方米。

2017年“五一”期间，深圳北站传送旅客43.57万人次，到站旅客36.9万人次。

2017年10月1日至8日，深圳北站共传送旅客突破165万人次，日均15万人次。

截至2018年6月，深圳捷运4号线和深圳捷运5号线途经深圳北站。其中，4号线的站台是在深圳北站东广场枢纽的5F，5号线的站台是在深圳北站东广场枢纽的负一层。

公交站位于东广场，建筑面积3.4万平方米，可停车74辆。一层和二层为公交上客区，而三层为落客区。截至2018年6月，开通有公交线路20余条，包括两条跨市公交线路，主要覆盖捷运不能到达的原关外地区。始发公交线路如下：

汽车客运站位于西广场北侧，车站建筑面积5076平方米，设有停发车位33个，售票视窗8个。除站内提供联网售票外，旅客还可通过自助售票机和网上购票。车站于2012年4月28日投入使用。

深圳北汽车客运站开通了前往广州、惠州、河源、汕尾、香港（迪士尼、尖沙咀、铜锣湾、香港国际机场）等多条班线。

深圳北站地下一层还设有计程车停车场，可停靠计程车300辆。

深圳北站是中国铁路新型房站的标誌性工程，以其为核心的深圳北站综合交通枢纽工程于2013年7月9日获得第十一届中国土木工程詹天佑奖，并先后获得中国建筑业最高奖鲁班奖、广东省建设工程优质奖和新技术套用示範工程、铁路优质工程奖等诸多荣誉。

截至2016年5月，深圳北站是深圳铁路“四主四辅”客运格局（四主：深圳北站、深圳站、深圳坪山站、深圳机场东站，四辅：为福田站、深圳东站、平湖站、西丽站）最为核心的车站，是深圳建设占地面积最大、建筑面积最大、接驳功能最为齐全的特大型综合交通枢纽，是深圳市规模最大、设备技术最先进、客流量最大的火车站。