虹桥火车站的平面布局图形状接近于圆形，轨道全是南北向的。
上海虹桥站位于上海虹桥综合交通枢纽，上海虹桥国际机场T2航站楼以西，是上海铁路局直属的特等站，为华东地区最重要的铁路客运枢纽，为亚洲最大铁路枢纽之一。该站为京沪高速铁路、沪宁城际高速铁路、沪杭客运专线使用的高速铁路车站。
上海虹桥站总占地面积超过130万平方米，站房总建筑面积约23万平方米，其中铁路站房约10万平方米，雨棚面积约11万平方米，立体共分5层。
作为国内现代化程度最高的客运车站，上海虹桥站设备设施自动化程度高，站区范围内大量设置自助售票机、自动检票系统、自动引导系统等自助服务设备。