广州白云火车站区域地下设计建造6条地铁线路， 如地铁8号线已经开通应用，12号线也将在2023年开通试运营，而22号和24号地铁线路正在规划中。该铁路站房项目，以全新的，具有岭南特色的天地，大型综合交通枢纽的模式进行建设，建成后将成为赞成融合，交通融合，功能复合，生态结合，智能统合，配套游客中心，长途客运站，旅游大巴站场和城市公交站场地铁枢纽站场于一体的超大型城市枢纽中心工程。整个火车站涉及的铁路（公路）线路有京广铁路以及广湛高铁，广清城际铁路，刘广高铁和京广高速的，建成后的管理单位为中国铁路广州局集团有限公司。
而广州白云火车站工程早在2020年7月30日由国务院发改委批复的，关于粤港澳大湾区城际铁路建设规划的批复意见中就被确定为粤港澳大湾区的主要车站之一。整个铁路枢纽新建广州白云站工程跨，广州白云区越秀区和荔湾区等三个行政区划。项目还将新建一个牵引变电所和三处GSM-r基站，除此之外，京广高铁联络线采用有渣轨道建设，设计时速为160公里每小时；大朗客栈所出入断线，采用有闸轨道建设，设计速度为60公里每小时；其他普速铁路均按照120公里每小时的速度进行建设，整个工程220.21亿元建设成本中包含1.63亿元的环保投资，体现了项目建设对环境保护的高度重视。
