事实上，菜园坝火车站的改造工程已提出多年。
从1989年到1999年，10年时间，菜园坝火车站进行了多次改扩建，到2005年，其年运送旅客近千万人次，累计运送旅客2亿余人次。2006年，位于龙头寺的重庆北站建成使用；2007年4月，铁路调整运行图，重庆走渝怀、遂渝方向的列车改到重庆北站始发终到，一些襄渝方向的列车也陆续改到重庆北站，菜园坝火车站到发的列车逐渐减少。
不再繁忙的菜园坝火车站何去何从，那段时间颇有争议。直到2010年，国家发改委明确批准：菜园坝火车站作为成渝高铁重要过站式枢纽，纳入改建车站范围。
为迎接成渝高铁客运专线的停靠，2011年，菜园坝火车站开始按照新蓝图重建。由于施工难度过大，2013年建设方案进入调整期，并搁置下来，以至于错过2015年成渝高铁客运专线的建成通车，重庆的停靠站最终改为重庆北站。
2018年10月，《重庆站综合交通枢纽规划方案国际咨询公告》发布，面向全球征集方案，范围为：北接长江一路，南临长江，东至珊瑚公园，西侧与鹅岭片区接壤。
在重庆市政府发布的《关于做好2019年市级重大项目实施有关工作的通知》中，菜园坝火车站（重庆站）改造建设工期为2020-2023年，内容包括对重庆站实施综合改造，包括铁路站场、市政交通及配套设施等。
2019年底，随着渝湘高铁重庆至黔江段开工建设，菜园坝火车站改造工程正式提上建设议程。
重庆火车站作为渝湘高铁的始发站，下一站即重庆东站。目前，连接两站的长江隧道正紧锣密鼓地建设中。另外，正在建设的城轨快线27号线，也将途经重庆站。
重庆长江隧道线路走向图
重庆铁路投资集团曾向媒体透露，关于重庆站改扩建项目，国家批复站房面积6万平方米，承担既有成渝高铁、在建渝湘高铁、渝万高铁，成渝铁路改造项目等线路“始发终到”功能。
根据渝湘高铁重庆至黔江段建设规划，重庆站将由原尽头式车站改建为中间站。按高架候车室布置，最高聚集人数为10000人。该站为重庆枢纽主要客运站，渝黔高铁引入重庆站后与成渝客专贯通。车站按高速场、城市列车场自北向南分场布置，总规模7台14线，其中高速场4台8线，预留1台2线。
重庆站改扩建工程平面布置示意图▼
未来还规划了重庆站至重庆北站枢纽联络线，与枢纽东环线机场支线相连，使重庆站与重庆北站、重庆江北机场快速贯通，形成重庆站铁、公、水、空、轨立体综合交通格局，实现站内5分钟便捷换乘，15分钟到达江北机场。
重庆站最终将打造成立体综合交通枢纽工程，实现向东通过渝湘高铁过江隧道与重庆东站贯通；向西经既有成渝高铁和小梨线与重庆西站、沙坪坝站联通；向北通过重庆站至重庆北站枢纽联络线、在建枢纽东环线与重庆北站、江北机场贯通；向南通过成渝铁路重庆站至江津站段改造，打造江津至主城的快速轨道交通。
