대구시의 인구증가로 대구역이 협소하여 확장이 필요했고, 현대화 도시계획에 따라 1966년 7월 16일 착공하여 1969년 6월 10일 보통역으로 영업을 시작하였으며, 1971년 3월 1일 화물 및 구내 업무를 개시하였다. 1971년 12월 29일 선상역사를 준공하였다. 1977년 6월 15일 대구역 소화물업무를 병합하였고, 7월 19일 동대구시발 특급열차가 신설되었다. 1977년 7월 21일 귀빈실을 증축하고 1978년 12월 25일 역 광장 육교를 가설하였다.
2004년 4월 고속철도 개통과 함께 역사를 증축하여 현재의 모습을 갖추었다. 경부고속철도 2단계 건설공사(2009년 5월 15일∼2012년 5월 14일)와 더불어 역사 증축공사를 하였다. 또한 역사 남쪽에 위치한 고속버스터미널과 지하철 동대구역을 연계한 복합 환승센터가 들어섰다
지상 3층으로 구성되었으며 지상 1층에 승강장 시설, 지상 3층에는 동대구역 맞이방, 만남의 분수대, 회의실, 수유실, 승차권 자동발매기, 보관함, 개집표구, 식당가, 편의점, 화장실 등의 종합시설이 분포하고 있다.
경부선의 대구역과 가천역 사이에 입지한 기차역이다. 2015년 일반여객 승강객수는 1927만 6509명으로, 이 가운데 승차인원은 약 50.3%이고 강차인원은 약 49.6%로 승차인원이 조금 많다. 열차별 승강객수를 보면 KTX 열차가 약 68%를 차지하여 가장 많고, 그 다음은 무궁화 열차(약 28%), 통근새마을 열차(약 4%)의 순이다. 2016년부터 SRT 열차도 정차하고 있다.