原名西直门站，建于1905年，老车站全称为“平绥铁路西直门站”，平指北平，绥指归绥，就是现在的呼和浩特。

平绥铁路西直门车站位于西直门外北滨河路1号。原为京张铁路西直门站。京张铁路是詹天佑主持设计中国人独立修筑的第一条铁路。清光绪三十一年(1905)12月12日动工，1906年8月告竣。西直门站有站房、站台、机车库及员工宿舍等，是现存京张铁路站场设施中唯一保存较完好的一处。其中站房(现北京北站候车厅)建筑为西方古典风格，是研究中国近代铁路发展史和建筑史重要的实物例证。

1923年京张铁路西延至包头，京张铁路改称平绥铁路。1968年至1972年7月，先后将西直门至五路通(门头沟)、西直门至德胜门(环城铁路)、西直门至广安门(平绥铁路南端)三段市内铁路拆除，西直门站即成了终点站。

1988年改名北京北站。

1995年北京市政府公布平绥西直门车站旧址为第五批北京市文物保护单位。

2005年，北京北站开始改造站台。

2007年新建北京北站六层主站房，2008年12月竣工，2009年1月17日新建北京北站主站房正式启用。

北京北站改造工程于2005年动工，工程主要包括站房扩建以及与北京站、北京西站相类似的大跨度无站台柱雨棚工程，站台、铁道线路和行车信号的改造。总投资1.1亿元。北京北站改造期间将部分列车挪到其他火车站停靠，北站完成运营磨合期后，北京西站和北京站部分通往西北方向的列车重新迁回停靠。
原来北京北站是两个站台、4条轨道线，改造后成为6个站台、12条轨道线。其中1站台12米宽，其余站台都为11.5米宽，58950平方米的雨棚也已建设完毕。售票大厅和候车室都将设在西区的最南侧，临近地铁2号线和13号线出入口，比现在的售票大厅少100多米路程。此外，新售票大厅所在的大楼初步规划是6层。日式主站楼因被市文物局鉴定为市二级文物，将被长期保留。

改造后的北京北站主站房建设地点位于西直门北侧，旅客站房按照最高聚集人数5000人规模设计。主站房地下两层，地上六层，总建筑面积20225平方米。北京北站老站房因有文物价值，将被保留下来。

S2线全部为动车组列车，每辆列车共7节车厢，座位分为一等、二等两种。全程约80公里，以北京北站为起点，中途停靠清华园、清河、沙河、昌平、八达岭，终点为延庆站。早6时30分发出第一班，全天共10趟车对开。平原时速120公里，进山后为45公里，全程运行大约1个半小时。根据规划，北京将在2020年之前再建5条城市铁路，分别通往门头沟、密云、大兴、房山和承德。

北站改造完工后，接发车能力由原来的11对提高到17对，高峰时期可达到22对，年发送旅客量将突破230万人次。改建后的站台采用大理石铺面，站台高度由现在的70厘米提高到12.5厘米，使旅客乘车更加方便。铁道线路将全部采用国产每米50千克级高强度、高平直度无缝钢轨，使用国产II型钢筋混凝土轨枕，替代目前使用的木枕，提高客车运行的稳定性和舒适度。行车信号设备全部采用新型计算机集中连锁，提高车站的自动化、智能化控制能力，从而增加列车运行的安全系数。扩建工程主要包括站台、铁道线路和行车信号的改造。站房扩建以及与北京站、北京西站相类似的新型大跨度无站台柱雨棚工程也将会相继展开。

2016年受京张高铁施工影响，从11月1日起，北京北站将停用三年进行封站改造，暂停办理客运业务，启动对站内线路、接触网等设备设施的全面升级改造。詹天佑设计的北京北站老站主站房、天桥、月台将被保留，同时北京北站的售票功能还在。同时清华园站彻底停用。乘坐市郊铁路S2线的旅客都需要到位于昌平霍营附近的黄土店站乘车。^[1]

按照《北京城市总体规划（2004年-2020年）》，北京北站是北京“五主铁路枢纽”（北京站、北京西站、丰台站、北京南站和北京北站）之一。北京北站除了现有的普速列车始发终到作业外，还承担未来京张城际的始发功能。

周边公交

①北站东侧“西直门北”公交始发站（南行）：
特15路（西直门-国家体育馆）、375路（西直门北-韩家川）、438路（西直门北-永丰公交场站）、632路（五彩城公交场站-五路）（单向经停）
②北站西南方“地铁西直门站“公交车站：
16路（西直门外↔二里庄）、26路（二里庄↔西便门）、特15路（西直门北→国家体育馆公交场站）、87路（定慧寺东↔金五星百货城）、438路（西直门北→永丰公交场站）、651路（西直门↔柳林村）、运通105线（中苑宾馆↔上地五街东口）、夜14路（北京西站↔国家体育馆）
③北站东北角”索家坟“公交车站：
21路（北京西站↔安华桥北）、80路（金五星百货城↔小红庙）、331路（新街口豁口→香山）、375路（西直门北↔韩家川）、387路（慧忠路东口↔北京西站）、392路（西二旗北站↔西直门南）、490路（宝盛里小区↔阜成门内）、620路（新街口豁口↔天通北苑）、691路（韩庄子北↔索家坟）、693路（育新小区↔阜永路口西）
④北站东南角”西直门“公交总（始发）站：
360路（西直门-香山）、362路（西直门-地铁西二旗站）、534路（西直门-中央党校北门）、563路（西直门-香山公园东门）、651路（西直门-柳林村）、632路（五路-五彩城公交场站）（经停），夜8路（颐和园-小马厂），夜21路（北京站东-西直门），运通106线（旱河路南↔中央党校北门）

轨道交通

北京地铁2号线、北京地铁4号线、北京地铁13号线（西直门→霍营→东直门）

	行驶方向	首班车	末班车
4号线	到天宫院	05:25	22:45
4号线	到安河桥北	05:35	23:35
2号线	到积水潭	05:33	−−:−−
2号线	到西直门	05:09	22:59
13号线	到积水潭	05:33	−−:−−
13号线	到东直门	05:35	22:42

前往其他火车站
前往北京站：西直门站乘坐北京地铁2号线至北京站。
前往北京西站：西直门站乘坐北京地铁4号线 到达国家图书馆站，同台换乘北京地铁9号线至北京西站。
前往北京南站：西直门站乘坐北京地铁4号线至北京南站。

普车时刻表

车次	类型	始发站	始发时间	途径站	到站时间	发车时间	终到站	终到时间
1455/1458	普快	通辽	17:25	北京北	第2日06:29	06:48	呼和浩特	18:26
1456/1457	普快	呼和浩特	08:55	北京北	当天20:05	20:21	通辽	10:00
1801	普快	北京北	13:47	北京北	当天13:47	13:47	齐齐哈尔	13:34
1802	普快	齐齐哈尔	13:21	北京北	第2日12:28	12:28	北京北	12:28
1881	普快	北京北	13:47	北京北	当天13:47	13:47	伊春	21:22
1882/1883	普快	伊春	06:10	北京北	第2日12:28	12:28	北京北	12:28
2101/2104	普快	北京北	15:36	北京北	当天15:36	15:36	阜新	06:17
2102/2103	普快	阜新	19:13	北京北	第2日09:59	09:59	北京北	09:59
2559	普快	北京北	20:49	北京北	当天20:49	20:49	赤峰	07:05
2560	普快	赤峰	21:10	北京北	第2日05:59	05:59	北京北	05:59
2621	普快	北京北	09:58	北京北	当天09:58	09:58	赤峰	19:25
2622	普快	赤峰	19:40	北京北	第2日05:28	05:28	北京北	05:28
4471/4474	普快	北京北	09:12	北京北	当天09:12	09:12	承德	19:36
4472/4473	普快	承德	06:45	北京北	当天16:30	16:30	北京北	16:30
K1015	快速	北京北	18:18	北京北	当天18:18	18:18	通辽	08:08
K1016	快速	通辽	21:03	北京北	第2日10:54	10:54	北京北	10:54
K1595	快速	北京北	19:29	北京北	当天19:29	19:29	乌海西	14:47
K1596	快速	乌海西	16:49	北京北	第2日11:28	11:28	北京北	11:28
K273/K276	快速	满洲里	16:30	北京北	第2日23:29	23:47	呼和浩特	08:02
K274/K275	快速	呼和浩特	21:52	北京北	第2日07:07	07:39	满洲里	14:19
K4241/K4244	快速	赤峰	11:45	北京北	第2日00:18	00:37	呼和浩特东	14:01
K4242/K4243	快速	呼和浩特东	15:39	北京北	第2日03:18	03:37	赤峰	15:14
K4769	快速	北京北	11:10	北京北	当天11:10	11:10	赤峰	22:31
K4770	快速	赤峰	21:35	北京北	第2日09:01	09:01	北京北	09:01
S201	快速	北京北	06:12	北京北	当天06:12	06:12	延庆	07:49
S202	快速	延庆	06:00	北京北	当天07:35	07:35	北京北	07:35
S203	快速	北京北	07:58	北京北	当天07:58	07:58	延庆	09:38
S204	快速	延庆	06:29	北京北	当天08:13	08:13	北京北	08:13
S205	快速	北京北	08:34	北京北	当天08:34	08:34	延庆	10:05
S206	快速	延庆	06:59	北京北	当天08:31	08:31	北京北	08:31
S207	快速	北京北	09:02	北京北	当天09:02	09:02	延庆	10:33
S208	快速	延庆	08:07	北京北	当天09:47	09:47	北京北	09:47
S209	快速	北京北	10:57	北京北	当天10:57	10:57	延庆	12:31
S210	快速	延庆	10:35	北京北	当天12:12	12:12	北京北	12:12
S211	快速	北京北	12:42	北京北	当天12:42	12:42	延庆	14:19
S212	快速	延庆	11:03	北京北	当天12:40	12:40	北京北	12:40
S213	快速	北京北	13:14	北京北	当天13:14	13:14	延庆	14:43
S214	快速	延庆	11:34	北京北	当天13:12	13:12	北京北	13:12
S215	快速	北京北	13:35	北京北	当天13:35	13:35	延庆	15:15
S216	快速	延庆	13:20	北京北	当天15:00	15:00	北京北	15:00
S217	快速	北京北	15:24	北京北	当天15:24	15:24	延庆	17:01
S218	快速	延庆	14:45	北京北	当天16:43	16:43	北京北	16:43
S219	快速	北京北	17:11	北京北	当天17:11	17:11	延庆	18:48
S220	快速	延庆	15:30	北京北	当天17:25	17:25	北京北	17:25
S221	快速	北京北	17:41	北京北	当天17:41	17:41	延庆	19:15
S222	快速	延庆	16:01	北京北	当天17:39	17:39	北京北	17:39
S223	快速	北京北	18:39	北京北	当天18:39	18:39	延庆	20:16
S224	快速	延庆	17:17	北京北	当天18:54	18:54	北京北	18:54
S225	快速	北京北	19:13	北京北	当天19:13	19:13	延庆	20:40
S226	快速	延庆	19:18	北京北	当天21:11	21:11	北京北	21:11
S227	快速	北京北	21:28	北京北	当天21:28	21:28	延庆	23:02
S228	快速	延庆	19:42	北京北	当天21:43	21:43	北京北	21:43
S229	快速	北京北	22:03	北京北	当天22:03	22:03	延庆	23:35
S230	快速	延庆	20:42	北京北	当天22:19	22:19	北京北	22:19
S231	快速	北京北	22:36	北京北	当天22:36	22:36	延庆	23:59
S232	快速	延庆	21:18	北京北	当天23:03	23:03	北京北	23:03
S287	快速	北京北	07:58	北京北	当天07:58	07:58	沙城	10:16