2007年，原鐵道部啟動(dòng)對(duì)哈爾濱鐵路樞紐的優(yōu)化調(diào)整方案，并按照客運(yùn)系統(tǒng)布局的需要來規(guī)劃在哈爾濱西向建立哈爾濱西站。2009年7月5日，哈爾濱至齊齊哈爾鐵路客運(yùn)專線暨哈爾濱西站建設(shè)動(dòng)員大會(huì)在哈爾濱舉行。上午10時(shí)，哈爾濱西站開工建設(shè)。2011年8月29日，哈爾濱西站正式落成。車場(chǎng)按橫列式一站兩場(chǎng)布置，分為東西兩個(gè)站前廣場(chǎng)，投資總額70多億元人民幣。2012年12月1日，哈爾濱至大連高速鐵路開通運(yùn)營儀式在哈爾濱西站舉行。上午9時(shí)，和諧號(hào)列車D502次高速動(dòng)車組駛離站臺(tái)奔赴大連，宣告了世界上第一條穿越高寒地區(qū)、跨越東北三省的高速鐵路正式上線運(yùn)營。2014年10月9日，哈爾濱西站普速場(chǎng)正式開通運(yùn)營，首批6趟普通旅客列車陸續(xù)在哈爾濱西站停車并辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)。2014年12月10日，由哈爾濱始發(fā)開往武漢的G1276次高速動(dòng)車于哈爾濱西站正式發(fā)車，歷時(shí)14個(gè)小時(shí)38分鐘之后于當(dāng)天夜里抵達(dá)武漢站，這是中國最北部的省會(huì)與華中地區(qū)首次實(shí)現(xiàn)客運(yùn)列車的當(dāng)日抵達(dá)，與此同時(shí)，這條往返于武漢和哈爾濱之間的高鐵線路總里程也刷新了“哈滬高鐵”2421公里的世界最長(zhǎng)高鐵記錄。2017年1月3日，哈爾濱西站北廣場(chǎng)正式投入使用，旅客可在北廣場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)鐵路、公交、出租車、私家車等多種交通方式的“零換乘”。2017年10月9日，哈爾濱西站北廣場(chǎng)落客區(qū)通往鐵順街的引橋建成通車。至此，駕車經(jīng)由鐵順街僅用10分鐘左右便可從哈爾濱西站候車廳北入口到達(dá)哈爾濱站北站房，形成兩站之間的快速通道。