汕头火车站作为广梅汕铁路的始发站和终到站，建成于1995年。汕头客站站房建筑面积10.3万平方米，站前广场4万平方米，地下人防工程4万平方米，是广梅汕铁路全线最大的客站。汕头火车站建有2座站台，供来往旅客上下车使用。
广梅汕铁路汕头段全线为单线I级非电气化铁路，运能极其有限，无法充分发挥铁路应有的运输作用，极大地影响了汕头经济的发展。
汕头站本为一等站，因广梅汕铁路运能极其有限，未能发挥其应有作用，导致汕头站运行状况十分不理想，相信厦深铁路汕头联络线一旦完工，将为汕头火车站带来新的人流增长，届时汕头站将可以通过联络线往西可以到达广州，深圳，武汉，重庆等城市，往东可以到达上海，杭州，福州，厦门等城市。2014年4月份香港特区行政长官梁振英一听说厦深铁路开通以后，专程到汕头进行考察，当听说厦深铁路汕头联络线很快会开通时，他高兴地说香港到深圳、到广州的高铁也会在两年半以后建成，希望届时开通一班从香港直接到汕头的直通车。2014年11月10日，总投资约12亿元、长约11.3公里的广梅汕铁路龙湖南至汕头段增建二线及厦深联络线项目终于进入实质性施工阶段。项目建成后将发挥汕头站的始发终到功能，形成4座站台，7条到发线，2条动车存车线。
梅汕高铁（阜鹰汕铁路的组成部分）汕头段：该段称为厦深铁路汕头联络线，工程范围从广梅汕铁路龙湖南至汕头站段增建第二线及厦深铁路与广梅汕铁路汕头方向联络线。工程主要内容：自龙湖南出站后沿既有线增建第二线至汕头站，增建第二线22.9公里，既有线改造22.9公里；自厦深铁路潮汕站至广梅汕铁路龙湖南站按方向别新建上、下行联络线11.8公里；自厦深铁路区间韩江特大桥至广梅汕铁路龙湖南站按方向别新建上、下行联络线9.7公里。
广梅汕铁路扩能项目，即新建惠州至梅州至汕头双线铁路项目，按国铁Ⅰ级、速度目标值250公里/小时进行设计，是杭州至广州快速通道的组成部分，其建设将形成长三角地区和珠三角地区之间最为便捷的快速客运通道。项目已列入2010年8月13日部省签署的《关于又好又快推进广东铁路建设的会议纪要》（铁计函〔2010〕1057号）。2011年1月，铁道部计划司组织召开了项目建设方案研讨会。
根据最新版本的梅汕高铁环评公告（梅州至潮汕段），梅汕高铁项目新增汕头站动车组存车线工程，规划在现有汕头客整所汕头车站、既有整备场东侧新设动车存车线 6 条，有效长 650m， 用于夜间停放从汕头站始发的长途动车组（可满足长编组动车组存放），兼作普速客车存车线（可满足 20 辆编组列车停放），梅汕间交路由梅深、梅广间动车套跑。
