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合肥南站设计风格上融入皖南建筑“四水归堂，五岳朝天”的寓意，将现代化的车站和合肥乃至安徽的传统文化融合在一起，诠释了厚重悠久的徽文化，展示了安徽中部崛起的蓬勃活力。其中“四水归堂”在徽派建筑中，指的是四方雨水流入天井，象征四方旅客如潮水般汇聚到车站换乘，“五岳朝天”则体现在屋顶向上起翘的封火墙，南北立面向内倾斜的板型柱上。
合肥南站广场在细节设计方面以人为本，从使用人群的行为模式入手进行环境艺术和配套设施设计；其建筑小品、街道家具、构筑物、雕塑、灯饰亮化等均按公共艺术要求进行统一设计，体现风格特色。
合肥南站主站房屋盖平面投影为矩形，采用双向正交正放大跨桁架结构体系。结构杆件采用圆钢管，节点主要采用焊接球节点和相贯节点，部分节点采用铸钢件。
合肥南站对屋顶、墙壁大体量地采用玻璃幕墙。这种幕墙分为单索幕墙和悬挂式幕墙，其中悬挂式幕墙是为了达到南站外立面效果特别设计的，截至2014年9月，在中国国内没有先例。
为保障合肥南站外幕墙晶莹透亮且富有层次，建设者在7600平方米的幕墙上添加一道道进深40厘米、宽20厘米的装饰扣条。大面积玻璃幕墙的使用显得外观上简洁大气，由于悬挂式幕墙整体性好，没有繁复的结构，看上去干净清爽；其次是通透，即使是傍晚或者阴天，室内都能获得很好的自然采光，几万平米的大厅不需要靠灯光照明，节约了用电。天窗上的遮阳帘还能自动调节光线，使室内光线明亮柔和，让人感觉舒适。
南、北广场
根据《合肥南站综合交通枢纽配套工程环境艺术方案设计》，南站北广场面向老城区，为交通主广场，占地面积约4.6万平米；南广场面向滨湖新区，为景观副广场，占地面积约7.8万平米。
立体布局
合肥南站采用地下四层、地上二层的立体布局模式。其中，高架层为旅客候车层，地面层为铁路轨道层，负一层为综合换乘层，负二层为轨道站厅层，负三层为轨道1、5号线站台层，负四层为轨道4号线站台层。同时局部空间布置了大量夹层。
在南广场的地下一层，是枢纽配套商业开发区，地下二、三层为社会车辆停车库。
合肥南站线下架空空间（负一层，-10.8米）从功能上大致可划分为5大区域：中间为铁路到达大厅内24米宽的南北广场联络通道（轨道交通进出站口布置在该区域中央），联络通道东西两侧各为75米宽的铁路旅客出站检票区、出站通道及设备用房等，在向外东侧（庐州大道一侧）设置公交上客区（控制预留满足27条线路），西侧（徽州大道一侧）设置出租车上客区和社会车停车场（停车位200个，其他1530个车位布置在南北广场地下）。
合肥南站工程先后获“铁路优质工程一等奖”、“长城杯双金奖”、“中国建筑工程装饰奖”、“中国安装工程优质奖”、“国家住建部科技示范工程”等荣誉。
2017年7月，国家铁路局公布了2015~2016年度“铁路优质工程奖”，中铁建设集团有限公司承建的合肥枢纽南环线合肥南站工程被评为一等奖。
2018年4月，合肥高铁南站地区综合管理服务正式获批全国社会管理和公共服务标准化试点。
2008年，合宁铁路开通动车组，动车组开通后，合肥到南京运行时间缩短到45分钟，缩短了安徽与华东城市的距离；2009年，中国中部地区第一条高速铁路合武铁路建成通车，合肥至武汉运行时间由以前的七八个小时缩短至2小时左右；2012年10月16日，合蚌高铁线正式开通运营，合肥到北京只需3小时50分钟的梦想成为现实，使合肥到北京一日往返成功，加快了以合肥为中心、以快速客运铁路为主骨架的区域综合交通网络，增强合肥的综合交通枢纽功能，从而进一步提升安徽在全国铁路网乃至综合交通网的地位。
合肥南站是合肥铁路枢纽新建客站，也是上海铁路局继上海虹桥站、南京南站、杭州东站之后，建成的第四大客站。合肥南站建成后，合肥进一步“坐实”铁路枢纽的美誉，合肥成为沪汉蓉、京福、淮南、宁西、合九等铁路线的交汇点，形成以合肥南、合肥站为客运系统，和以合肥北站为货运系统的环形格局，为整个中东部地区搭建起经济“动脉”。
合肥依托合肥南站形成1小时到南京、蚌埠、金寨一小时旅游生活圈；2小时到杭州、无锡、苏州、武汉、黄山形成两小时旅游文化圈；3小时到上海、杭州、济南形成三小时经济商贸圈；4小时到北京、天津、长沙、南昌、福州形成四小时旅游经济交通圈。
空铁换乘
2017年7月，合肥首条空铁快线开通，合肥高铁南站空铁快线运行时间为7：00至21：00，半小时一班车，7点，高铁南站候车厅发出首班车，末班车为21点；合肥新桥机场高铁快线运行时间为8：30至20：30，半小时一班。高铁快线班车从合肥高铁南站发车，通过合肥绕城高速经合六叶高速到达机场，仅需30分钟。
机场巴士3号线（汽车客运南站6：50~20：50，新桥国际机场8：30~19：00，7：00起，3号线由合肥南站始发，全程高速，平均约30分钟一班车）：汽车客运南站-合肥南站-新桥国际机场；新桥国际机场-合肥南站西落客平台-汽车客运南站。
火车换乘
从合肥南站可以乘坐地铁1号线或公交509路（合肥南站北广场）、704路（夜间）、705路（夜间）直达合肥站，换乘其他方向的列车。
城际铁路
2017年9月21日，合肥市发改委铁路办在答复市民的咨询时透露，根据合肥铁路枢纽总图规划，城际南站拟衔接合肥至新桥机场至六安、合宁城际铁路项目。“考虑到交通组织、线路接入等条件，推荐选址于合肥高铁南站南广场对侧位置。”
公交线路
合肥南站采用了“人包车”的人车分流的交通组织形式，换乘公交乘客根据宽敞的换乘通道内的信息提示和指示标识，选择所要乘坐公交线路的换乘候车区，呈“锯齿状”分布。每条公交线路有固定的发车位，流线呈“U”字形。这样，公交车辆运行和乘客步行空间分离，彻底实现了人车分离，保障了交通安全。同时，乘客公交候车区空间相对封闭，配备空调等设施，与公交行车区分开，用玻璃幕墙隔离，通过屏蔽空气污染、噪声等。
高铁快线
高铁快线1号线（合肥南站9：00~23：30，间隔约30分钟，北城世纪城7：00~18：00，间隔约60分钟）：合肥南站-包河万达广场-明光路汽车站-元一希尔顿（新亚汽车站）-客运总站（合肥站）-双岗-北城世纪城；北城世纪城-双岗-客运总站（合肥站）-元一希尔顿（新亚汽车站）-明光路汽车站-包河万达广场-合肥南站。
高铁快线2号线（合肥南站9：00~23：30，间隔约30分钟，客运西站7：00~18：00，间隔约60分钟）：合肥南站-汽车南站-大华国际港-天鹅湖大酒店-皇冠假日酒店-十里庙（盛世宾馆）-客运西站；客运西站-十里庙（盛世宾馆）-皇冠假日酒店-天鹅湖大酒店-大华国际港-汽车南站-合肥南站。
轨道交通
合肥南站规划了3条轨道交通线接驳合肥南站客流，包括合肥轨道交通1号线、合肥轨道交通4号线、合肥轨道交通5号线。地下三层为合肥轨道交通1号线、合肥轨道交通5号线站台层，地下四层为合肥轨道交通4号线站台层。
截至2018年4月，已开通合肥轨道交通1号线，合肥轨道交通4号线、合肥轨道交通5号线正在建设中。
长途汽车
合肥南站出站通道的东侧紧邻着“合肥综合客运枢纽站”，又称“合肥客运总站”。合肥综合客运枢纽站站房设计为地下一层、地上两层、局部三层，其中地下一层为车站下客区，地面1、2层为车站停车场。
出租汽车
针对传统枢纽设计中人车冲突、单通道候车的诸多缺点，合肥南站创新性地采用“矩阵式发车”，设置了4排并列的出租车排队通道，不仅原来人车冲突点采用立体交叉形式解决，而且可同时发车24个（远期可拓展至32个）。
通过对马鞍山路（南北高架）、徽州大道、龙川路、庐州大道、繁华大道以及南二环等采取了全线或局部快速化的方案，规划构建了三个圈层多条放射线的快速机动车集散体系，来自各个方向的出租车、社会车辆等机动车能够利用快速交通系统迅速到达合肥南站高架候车层落客区。
1996年，《合肥铁路枢纽总图规划》确立了南环线与南站的位置，铁道部第四勘察设计研究院编制确定了合肥市环形枢纽格局的框架。
2003年，根据沪汉蓉通道（上海-武汉-成都）的引入，结合合肥市总体规划调整，该枢纽总图又进行了一次修编，确定枢纽内主要客运站（合肥站、合肥南站），市规划部门对南环线及站点周边用地进行了规划预留，这也为后来的建设奠定了基础，避免了大拆大建。
沪汉蓉通道在合肥的选线有过“北线”、“南线”之争。所谓“北线”，即在既有的合宁、合武铁路的基础上进行扩建，但由于既有线路标准低，运行速度慢，致使旅客列车通过合肥枢纽需要较长的时间，只能作为临时过渡方案。所谓“南线”，即沿312国道，新建一条东西向高铁线路，沪汉蓉通道的客车不再经过合肥站，而是直接由南环线通过，由于线型顺畅，可缩短运营里程8.6公里。
坚持“北线”方案的认为，走“北线”对合肥市用地分隔影响小，拆迁量小，可以迅速实施；坚持“南线”方案的则认为，现有的合肥站规模已不能适应未来铁路客运发展快速化、公交化的需要，考虑京福铁路（北京-福州）引入的可能性，必须新建南环线，建设高铁南站。争执一度白热化，形成的是一个折中的方案，即近期先沿合宁、合武铁路走廊扩建，同步改造合肥站，沪汉蓉通道引入合肥站，待远期客运能力不足时，再启动南环线工程。令双方都没有预计到的是，这个“远期”比想象的要快，铁路的迅猛发展，促使合肥站的客运能力很快接近饱和，铁道部于2008年初确定开展南环线与合肥南站的建设。
在满足铁路技术标准的条件下，结合合肥城市总体规划，合肥南站站址共研究了三个方案，即徽庐站址方案（中方案）、陈宗益站址方案（东方案）和徽桐站址方案（西方案）。从旅客集结疏散条件、设站方式及道路交通条件等方面比较，合肥市比较倾向于徽庐站址方案，也就是现在的合肥南站方案。
2012年10月17日，合肥南站开工建设。
2013年12月10日，合肥市包河区组团赴高铁南京南站、杭州东站考察。随后，考察报告呈交合肥市委、合肥市政府。
2014年9月，合肥铁路枢纽南环线及合肥南站工程由联调联试转入运行试验阶段，同时进行故障模拟和应急演练。11月9日，合肥高铁南站地区综合管理委员会办公室挂牌运转。11月12日，合肥南站建成启用。
2015年1月，旅客通过中国铁路客户服务中心网站使用二代居民身份证购买以G、D字母开头的车票后，可持本人购票时的二代居民身份证原件直接刷证检票进出合肥南站。
合肥南站启用后，落客平台不能直达一楼。2015年4月，东西落客平台北侧人行扶梯动工，5月中旬投入使用，南侧上下通道、东西线下公共卫生间6月底竣工。
2016年，合肥南站地区“四位一体”综合管养通过ISO9001质量管理体系认证。
2018年4月10日，“复兴号”动车组在合肥南站开行进京。
自助购票
截至2014年10月，合肥高铁南站共有8座售票厅，分布在站房的东、西、南、北。在一楼进站层，站房的东、西两侧落客平台上各有两个售票厅，加起来，一共是6个售票厅。从繁华大道进站的旅客也可以从南门前的两个售票厅购票、取票。合肥高铁南站还将配备54台自助购/取票机，其中一楼进站层设有35台自助机，东、西两面的落客平台分布有19台自助机。
截至2015年11月，全站共设自助取售票机72台，其中2015年10月合肥南站在东、西落客平台新设两个自助取票机处。
便民设施
截至2015年11月，全站有电梯110部，其中自动扶梯81部，无障碍电梯29部，并在东、西落客平台设置4部自动扶梯。
另外，为了方便旅客出行，南站还不断优化站内标识标牌。
交通建设合肥南站地下二、三层为社会车辆停车库，共为旅客提供即走车位12个，停车位920个，广场地面层设自行车停车位300个。
合肥南站东南地块停车场规划车位325个，其中大巴车位65个，小车位260个。
北广场地下车库与绿地连通，共用龙川路出入口，可方便社会车辆地下进出及分流，设计连通部分总长约225米，宽9.85米，总投资2216.25万元。
2015年，合肥南站启动了交通管理治安防控配套建设，完善龙川路、庐州大道、徽州大道、繁华大道违停抓拍系统，增设视频监控点，补建了150个监控探头。
合肥南站候车大厅中央走廊上不设立商铺，商铺全部安排在商业夹层内。
截至2014年8月，合肥高铁南站商铺完成招商，有39家餐饮购物店入驻，有肯德基、麦当劳等洋快餐，有永和大王、大娘水饺等中式快餐，也有老乡鸡、刘老二烧鸡等本土餐饮连锁；合肥南站设有有烟酒专卖、茶叶专卖，还有饰品店、书店、玩具店、便利店。餐饮店、购物店在高铁南站的候车大厅的夹层内，并且在到达层出站口、站台层、高架层都有分布。
截至2015年11月，铁路客运综合服务系统能够控制站管内广播1055个，监控摄像头405个，LED显示屏73块，PDP显示屏52块，进出站闸机153台；同时，该系统还高度集成了射频识别、光截面感烟探测、消防联动控制、火灾应急广播等技术给旅客提供从出行、进站、候车、登乘、中转换乘、出站等各环节的综合性服务。
客运流量
据预测，2020年和2030年，合肥南站预计旅客发送量分别为1800万人和3160万人，旅客日发送量分别达49315人和86575人，高峰小时客流量分别为5200人和9500人。
截至2015年11月，合肥南站开通运营一周年，高铁数量由原先的每日14对增至101.5对，每日发送旅客数翻了一翻，共发送旅客1020万多人，安全接发列车55967列；每日发送5万余人，每天接发高铁动车203趟。
截至2017年11月，合肥南站由初始每天开行14列动车组列车，到每日到发列车269列（其中，合肥到上海每天开行列车48对；合肥到杭州每天开行列车25对；合肥到南京每天开行列车76对）；日均发送约6.5万人次，高峰小时客流量8500人次左右，单日发送10万人次。
2014年11月12日至2017年11月12日，合肥高铁南站铁路到达约3621.6万人次，发送约4147.4万人次，进出约7769万人次。
