경부고속철도 2단계 사업의 하나로 울산역(통도사) 설치에 대한 본격적인 논의를 시작하였고 2003년에 울산역(통도사)의 최종 설치를 발표하였다. 2008년 9월에 역사 신축 공사가 착공되었고 2010년 11월 1일에는 경부고속철도 2단계의 개통과 함께 영업을 시작하였다. 이어서 2016년에 수서발 고속철도 에스알티(SRT)가 개통하면서 울산역(통도사)의 이용객 수가 증가하였다.
원래 울산역이라는 역명은 현재의 태화강역(太和江驛)이 1921년부터 2010년까지 사용되던 이름이었으나, 고속철도 울산역이 세워지면서 옛 울산역의 이름을 물려받았다. 또한 새로 들어선 울산역의 위치가 경상남도 양산시 통도사(通度寺)와 인접하였기에 역명 심의 위원회를 통해 울산역에 통도사를 덧붙인 ‘울산역(통도사)’로 역명을 확정하여 현재에 이르게 되었다.
첫 울산역은 1921년에 울산시 성남동에 자리를 잡았다. 당시 울산역은 대구에서 경주를 거쳐 연결되는 경동선의 종착역이었다. 그러나 선로와 역사이 필요하여 1935년에 학성동(鶴城洞)에 있는 보다 넓은 부지로 역사를 신축하여 이전하였다. 이후 1992년에는 울산 도심의 번영을 위하여 현재의 태화강역 위치로 역사를 다시 이전하였다.
울산역(통도사)은 학성이라는 울산광역시의 옛 별호를 상징화한 학의 모습으로 설계하였다. 승강장은 2면 4선으로 구성되어 있다. 2면 모두 남쪽은 전철용 고상 홈, 북쪽은 저상 홈으로 이용되며 서로 붙어있는 형태를 가지고 있다. 역사는 지상 2층 구조로 건축하였다. 지상 1층에는 매표소와 함께 맞이방, 물품 보관함, 유실물 센터, 수유실, 현금 지급기, 카페, 식당, 편의점 등의 편의 시설이 있고 지상 2층에는 티엠오(TMO), 관광 안내소, 회의실이 있다. 또한 역사에 엘리베이터 3대, 에스컬레이터 10대가 설치되어 있으며, A 주차장(617면), B 주차장(183면), 장애 주차장(31면)이 설치되어 있다. 주요 환승 교통 수단으로 버스와 택시를 이용할 수 있는데, 울산역울산 시내 간 리무진 버스 5개 노선이 운행 중이며 울산역양산 시내 간 리무진 버스 1개 노선이 운행 중이다.
2022년을 기준으로 울산역(통도사)을 이용한 승객은 총 453만 3181명이다. 이 중에서 하행(下行) 승하차 인원은 총 227만 4454명, 상행(上行) 승하차 인원은 총 225만 8727명이었다. 케이티엑스(KTX) 이용객은 약 79%(359만 78명)이며 에스알티(SRT) 이용객은 나머지 약 21%(94만 3103명)이었다.