天津铁路新客站是在遗留下来的老龙头火车站原址的基础上进行改造扩建的，通过扩建极大提高了客运环境和运输能力，候车厅可容纳1万人。

天津铁路运客站工程是一组庞大的建筑群体，客运站是主体，安排在主轴线上，与东侧邮政枢纽、西侧配套商业形成一正两厢的布局。为满足建筑站房与铁路平行，同时又照顾与海河弯道的关系，主站房平面做成“Y”字三翼形式，形成前、后、侧3个广场空间，并与海河形成环抱之势。三翼交会于直径40m的中央圆厅，是主要人流入口。人流组织采取进站与出站分流，前后进站，上进下出的方案，成为铁路交通建筑最理想的人流组织形式。

主站房中央大厅顶部建有80m高钟塔楼，大厅穹顶以古代神话“精卫填海”为题材，绘制出巨幅油画。外饰面采用花岗岩蘑菇石和水泥剁斧，呈现自然灰色，使整体造型雄浑凝重而不失明快，既体现天津地域文化的印记，又富有时代特色;既借监了城市的固有风格，又创造出城市景观新颖的形象，成为天津城市的新象征。