2003년 11월, 구미국가산업단지와 김천 혁신 도시의 접근성을 높이기 위한 목적으로 고속철도역인 김천(구미)역 신설이 결정되었고 이듬해인 2004년 9월에 역사의 위치가 결정되었다. 2008년 8월에 역사 건설 공사가 착수되었고 2010년 8월에 현재 명칭인 김천(구미)역으로 역명이 제정되었다. 역사 위치가 구미시(龜尾市)와 약 20km 떨어져 있지만 구미시 이용객 수요가 많고 역사 건설 비용을 김천시와 함께 부담하게 된 이유로 김천(구미)역으로 두 지역명을 역명에 함께 적었다. 1990년 경부고속철도의 기본 계획이 마련된 이후에 김천(구미)역, 오송역 등 중간 역사들의 신설이 추진되면서 역과 역 사이의 적정 거리 기준에 대한 필요성이 제기되기도 하였다. 2010년 11월 1일, 경부고속철도 2단계 개통과 함께 영업을 개시하였고 2016년 12월, 수서고속철도 운행을 시작하면서 케이티엑스(KTX)와 에스알티(SRT)가 모두 정차하는 고속철도 전용 역으로 기능을 하고 있다.
김천(구미)역 인근에는 1925년 9월, 세송 신호장(信號場)으로 영업을 시작한 직지사역이 있다. 직지사역은 2007년에 여객 취급을 중단하기 전까지 수천 명의 관광객이 찾는 경상북도 내 주요 관광지인 직지사(直指寺)의 관문 역할을 수행하였다가, 2010년에 김천(구미)역이 직지사역의 관리를 맡으면서 기존 직지사역은 음반, 공연, 열차 카페 등 문화 공간으로서 기능을 하고 있다.
김천(구미)역사는 지상 2층의 구조로 건축되었다. 승강장은 2면 4선식 상대식(相對式)으로 운영하고 있으며 중간에 2선의 통과선을 설치하고 있다. 지상 1층에는 매표소와 함께 맞이방, 물품 보관함, 티엠오(TMO), 수유실, 현금 지급기, 카페, 식당, 편의점, 로컬 푸드 직매장 등의 편의 시설이 있다. 또한 역사에 엘리베이터 2대, 에스컬레이터 10대가 설치되어 있으며 A(94면), B(500면) 두 구역에 환승 주차장이 설치되어 있다.
2022년 기준, 김천(구미)역의 총 수송 인원은 241만 8434명이었으며 이중 하행(下行) 승하차 이용객은 120만 9691명, 상행(上行) 승하차 이용객은 120만 8743명이었다. 케이티엑스(KTX)를 이용한 승객은 약 78%(189만 5160명)를 차지하였으며 에스알티(SRT)를 이용한 승객은 나머지 약 22%(52만 3274명)를 차지하였다.