1922년 7월 1일 광주 대인동 소재 보통역으로 영업을 개시하였으며, 1930년 12월 30일 남조선 철도주식회사가 광주∼여수 간 155.5㎞의 영업을 개시해 오다가 1936년 3월 1일 국철(國鐵)로 이관되었다. 1969년 7월 25일 역사의 신축 준공으로 현재의 위치로 이전하였다. 2004년 4월 1일 KTX 열차 운행이 시작되었으나, 2015년 호남고속선의 개통에 따라 KTX 정차역이 광주송정역으로 일원화되었다.
두 개의 대합실과 매표구, 개표구를 위시하여 세 개의 사무실과 화장실, 창고, 역장실, 귀빈실이 배치되어 있다. 역사는 3층 건물로 1층의 맞이방에는 매표실과 각종 편의시설(편의점, 커피숍, 물품보관함, 렌터카 서비스 등)이 갖추어져 있으며, 2층과 3층에는 사무실과 각종 회의실(임대가능) 용도로 사용되고 있다. 5개의 타는 곳이 있으며 1번 타는 곳을 제외한 나머지 타는 곳은 지하도를 이용하여 이동하게 되어 있는데, 이 지하도는 에스컬레이터와 계단으로 이용할 수 있다.
역구내의 설비는 전용선(專用線)으로 6.5㎞의 전일선(全日線), 7.2㎞의 동화석유선(東和石油線), 8.8㎞의 아세아선(亞細亞線)이 있고, 측선(側線)으로는 소화물선 3개, 화물선 3개, 황하선(荒荷線) 3개, 객차선 3개, 검수선 1개를 가지고 있으며 구내 포용능력(構內包容能力)은 527량에 이른다.
서울 기점 367.8㎞, 삼랑진 기점 301㎞에 있는 역으로 광주선의 극락강역 다음에 있는 종착역이다. 2008년 일반여객 승강객수는 2,117,769명으로, 이 가운데 승차인원과 강차인원은 각각 약 50%이다. 열차별 승강객수를 보면 KTX 열차 1일 상·하행 운행회수가 각각 9회로 약 71%를 차지하여 가장 많고, 그 다음은 무궁화 열차(약 21%), 새마을 열차(약 8%)의 순이다. 한편 2008년 화물수송량은 발송량이 7,334톤, 도착량이 354,157톤으로 도착량이 더 많다.