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库尔勒站北距乌鲁木齐南站479公里，西距喀什站988公里，东距兰州站2133公里。上行：塔什店站（吐库二线）、库东站（格库铁路）、美克企业站，下行：库北站。
是南疆铁路的中枢站，于1984年建成启用，候车面积为1325平方米，设置旅客候车能力为800人，日平均旅客通过量在3800人以上，高峰期达4500人以上。库尔勒火车站承担着南疆客货运输的重任，但由于建站较早，目前已不能满足巴州乃至南疆经济和社会发展的需求。尤其是格尔木至库尔勒铁路目前正在加紧建设，预计2025年、2035年库尔勒地区货运量将分别达到5590万吨、8103万吨，旅客发送量将分别达到325万人、390万人，现有火车站已不能满足城市发展需求。为满足库尔勒市经济社会快速发展的需要，2016年库尔勒市在格库铁路项目启动过程中开展了库尔勒火车站改扩建工程，该项目是库尔勒火车站综合交通枢纽工程中的一个重要组成部分，全部工程完成后，库尔勒火车站将建成集长途客运、公交、出租和有轨电车为一体的综合性交通枢纽。
库尔勒火车站改扩建工程包括两个项目工程，一个是新建站房工程，另外一个是站前广场综合交通枢纽工程。库尔勒火车站新建站房项目主要分为站房施工、站台改造两大部分，新建站房将原站房原址拆除后，投资约3亿元建一座面积1.5万平方米的现代化火车站。其中地下面积700余平方米，地上面积14200余平方米，站房两侧为办公、设备用房，设置3层；中间为2层候车厅，局部设有地下室；主站房的结构形式采用混凝土框架结构，二层中央候车大厅屋面采用钢网架结构；站台改造工程在即有3座站台上新建19800平方米钢结构雨棚、进出地道装修、地下通道新建、扶垂梯安装等工程。
1984年6月1日，库尔勒火车站启用。
1984年8月30日，南疆铁路吐库一线通车到库尔勒，结束了南疆没有铁路的历史，库尔勒市结束不通火车的历史。
南疆铁路吐库二线铁路于2007年动工建设，所处地质条件复杂，其中，中天山隧道全长22.467公里。新建成的吐库二线始自吐鲁番车站，终点为库尔勒市，全长约334公里，较原有南疆铁路吐鲁番至库尔勒段缩短了123公里，是建设标准为160公里/小时的双线一级电气化铁路。据悉，开通运营后，乌鲁木齐至库尔勒间的列车运行时间将从12小时缩短到5小时左右。
2011年7月1日起，库尔勒至西安1067/8次普快列车升级为K169/K170次直通快速旅客列车，库尔勒至乌鲁木齐5813/4次普快列车升级为K9757/K9758次直通快速旅客列车，结束了从库尔勒到内地没有快速旅客列车的历史。
2014年10月底，青海格尔木至新疆库尔勒铁路计划开工建设。格库铁路，连接青海省格尔木市和新疆库尔勒地区，全长1240公里，投资200亿，青海境内为540公里，投资116亿，这条铁路的修建使南疆的资源输送到祖国各地。这两条铁路不仅是我国重要的铁路大通道，而且也是新疆资源通过青海走向外省，为青海资源和新疆资源实现融合以及共同加快工业发展创造了新的机遇，可以对西部众多旅游资源进行整合和开发，带动西部旅游业快速发展。除此之外，青海政府还在不断拓宽青海与外界和青海境内之间的通行渠道，为青海实现又好又快发展积极努力。同时格库铁路对完善我国西部铁路网具有十分重要的作用，对新疆的经济发展也起着重要的作用，对南疆的交通的完善发挥着重要的作用。
2014年12月28日12时，由和谐电力机车牵引的57201次货物列车从新疆吐鲁番火车站驶向库尔勒，这标志着新疆铁路吐（鲁番）库（尔勒）二线正式开通运营，同时也标志着新疆铁路重要干线——南疆铁路正式进入电气化时代。
2015年2月1日，新疆铁路吐库二线客运通车。当日09时01分，满载1000多名旅客的乌鲁木齐至喀什K9786次旅客列车驶出乌鲁木齐火车南站，该车在吐鲁番车站，首次改走新建成的吐鲁番至库尔勒第二双线，全程比原有线路缩短了123公里，同时实现了铁路电气化，乌鲁木齐至库尔勒运行时间从以往的12小时左右缩短到最短7小时。
2015年10月20日，库尔勒至乌鲁木齐南的“南疆之星——天鹅号”城际列车正式开行。这是南疆首列开往首府乌鲁木齐市的城际列车，也是新疆首趟“Z”字头旅客列车。库尔勒至乌鲁木齐最快只需4个半小时，梨城进入首府4小时交通圈。
2016年9月20日，新疆铁路进行年内第六次调图，当日12时25分，由库尔勒开往成都的K454次列车载着486名旅客徐徐离开站台，开启了库尔勒至成都的首发征程。2016年9月20日起，库尔勒～西安K170/69次列车运行区段调整为阿克苏～西安间运行，列车新增轮台、库车、新和、阿克苏客运停站。
2017年10月12日零时起，新疆铁路实施年内第八次调图，库尔勒~成都K454/1、K452/3次列车，武威至广元间由现行经干武、包兰、宝中、宝成线改经由兰新、兰渝线运行，单程运行距离2961公里，比现行（3267公里）减少306公里，旅时37小时30分，比现行（50小时43分）压缩13小时13分。
2017年11月30日零时起，新疆铁路实施年内第九次旅客列车运行图调整，乌鲁木齐南至库尔勒3对南疆之星列车Z6502/3、Z6504/1；Z6506/7、Z6508/5；Z6510/1、Z6512/09次列车始发、终到站由乌鲁木齐南站改为乌鲁木齐站，列车在乌鲁木齐至吐鲁番间改经兰新客专线运行，线路调整为经兰新客专线~大河沿联络线~南疆线运行。
2017年12月28日零时起，新疆铁路部门实施年内第十次旅客列车运行图调整，库尔勒至成都K454/1、K452/3次列车运行区段延伸到喀什。
2018年1月，新增过路车阿克苏-杭州K596/5/4/3次。
2018年9月1日起，K9758/5/6/7次改为库尔勒站始发终到。
2018年9月3日，由于库尔勒站接发车能力紧张，取消下行列车的列检作业。
2018年9月7日，库尔勒站货运设施开始为期3个月的改造。
2018年10月20日，开行库尔勒-和静K9731/2/3/4次共2对旅客列车。
2018年11月1日吐鲁番东联络线投运，客运列车有望进一步压缩运行时间，计划在1月调图中将列车在吐鲁番停站时间压缩至6分钟。
2018年11月20日晚20时，库尔勒三场新建13-24道、四场顺利开通。并同时进入一级施工攻坚阶段，计划架设16km电气化接触网、105根支柱，并对新设施进行进一步磨合，为格库铁路正式引入库尔勒站、释放库尔勒枢纽运能奠定基础。
2018年12月7日，中国铁路乌鲁木齐局集团公司公布1月5日调图方案，影响库尔勒站的有如下内容：1.喀什-阿勒泰K9785/6/7/8次缩短为乌鲁木齐-喀什。2.库尔勒经由吐鲁番至乌鲁木齐站的列车在吐鲁番站经停时间压缩为6-13分钟不等。3.对库尔勒-和静小客车时刻进行微调。
2018年12月31日，库尔勒站临时站房主体工程完工，老站房将进行重建、扩建。
2019年1月12日，库尔勒车务段发文通知：临时候车室自1.15日9:58分启用。
2019年1月14日，库尔勒车务段发文通知：临时候车室延后启用。
2019年1月20日，9:28分库尔勒临时候车室启用。进站口迁至原梨疆批发市场正门(售票厅对面)，出站口迁至工务段西侧院外(青年公寓后墙对面)。生活路(自老干处路口起至货场，改为由东向西方向的单行道)。由于走行路线的延长，一站台的停检时间由以前的3分钟延长到5分钟。二、三站台的停检时间由以前的5分钟延长到8分钟。
2月14日，库尔勒火车站新建站房项目工程施工现场机声隆隆，车来车往，挖掘机将沙土装入卡车，载满沙土的卡车从站房基坑中驶出，现场已经竖起两座高高的塔吊，施工人员们冒着春寒奋战在一线，24小时轮班抓紧施工，赶抢进度。
配有库尔勒站货场办理货运业务，I场：客运业务及下行货列各项业务，II场：上行货列各项业务，III场：调车及编组业务，IV场：与格库铁路货列有关的各项业务。专用线有塔石化专用线、化肥厂专用线、机务段专用线、粮油专用线、客整所客车边修线、工务段专用线、电务段专用线。
候车室营业时间：00:00-24:00。
主售票厅（南铁大厦下，办理人工及自动取、售票、通票、学生票、通勤票、中转签证业务、中国铁路支持的所有其他客票业务，预售期28天）营业时间：07:00-24:00。
应急售票厅（车站临时站房内，人工窗口办理距离开车2小时内车次售票退票取票业务，自动售票机办理预售期28天内的车票售票取票业务）营业时间：00:00-24:00。
中转售票处（无票旅客补票处）（东南出站口处）营业时间：各次旅客列车到站后。（受临时候车室启用影响，自2019.1.20日起停用）
本车站支持老弱病残孕旅客陪同人员购买站台票（陪同人员不超过被陪同人员总和），在应急售票厅人工窗口购买，其余要求进站陪同人员请购买相应列车车票。车站购票支持现金、支付宝、微信。候车室提供开水、母婴室、商务候车室、应急药品等，不支持持有乘坐非当日列车车票的旅客候车。本车站军人依法优先。
