清光绪31年(1905)11月，萍株路设株洲车站。宣统2年12月(1911年1月)粤汉路长株段竣工，建成第二个株洲的车站，时称株洲北站，萍株路的株洲车站则改为株洲南站。两站相距约1.5公里，互不衔接，民国2年(1913)5月修建一条联络线，以办理两路联运。民国26年(1937)9月，株萍路并入淅赣线，新建株洲总站，与粤汉路的株洲车站东西并列，并在株洲总站以东约2公里处修建株洲东站。

1949年9月，4个车站合并成株洲车站。80年代升为特等站。株洲车站在中华人民共和国成立前站屋狭小，设备简陋。中华人民共和国成立后，对株洲车站的行车及客、货运设备曾进行大规模的改、扩建。在行车设备方面，第一个五年计划期间，先后增建到发线4条，编组线1条，牵出线1条，60～70年代又先后延长股道长度，并建成电气集中联锁;至1990年全站有站线33.564公里，其中到发线6条9279延米。在客运设备方面，在第一个五年计划期间新建站舍833平方米，修建第二旅客站台，并架设旅客天桥;1973年交通部批准扩建株洲车站，由广州铁路局勘测设计所设计，湖南省第五建筑工程公司施工，1980年12月主楼工程竣工交验，1981年9月完成副楼及扫尾工程，1985年旅客一、二站台及雨棚的延长工程竣工。至1990年底，客运设备拥有房屋1.552万平方米，为1949年的60倍，其中有普通、软席、携带儿童等候车室8个;有旅客站台2座计1124延米，雨棚2座总长914延米;天桥、地道各1座。货运设备方面，1950～1957年改建南货场，新建有10条货物线及仓库(雨棚)的北货场;1973年5月至1976年12月，在白石港新建中转货场，占地1.3万余平方米15万吨;有货物线8条，站台3座，零担雨棚2座，危险品仓库1座;随着货运量的增长，1986年8月租用铁道部工程指挥部株洲建材总厂的部份场地，开辟第二零担货场;1989年又在新货场新建货物线3条。

1990年株洲车站南货尝北货场为整车货场，新货场为零担货场，总面积12.8万平方米，货物装卸线14条，有效长计1692延米;计246个货位，一次堆货为1.15万吨;租用的临时货场，办理零担业务，占地4180平方米，有货位69个，一次堆货量883吨。