Registró en 2015 un tráfico de 108 millones de pasajeros; correspondiendo 87 millones al servicio de Cercanías, 17 millones a la larga distancia y AVE y 2,6 millones a los servicios regionales de Media Distancia. El complejo ferroviario es un conjunto de estaciones y de edificios ubicados en la zona.
La estación surge como un simple embarcadero (inaugurado en 1851), que se amplía hasta convertirse en la estación del Mediodía (inaugurada en 1892), propiedad inicialmente de la compañía de los Ferrocarriles de Madrid a Zaragoza y Alicante (abreviada como MZA). El constante crecimiento de pasajeros de larga, media y corta distancia hace que se vaya transformando progresivamente en el complejo nudo ferroviario de tres estaciones que se conoce actualmente.
A lo largo del siglo XX la demanda de viajeros motivó que fuera incorporando edificios e instalaciones ferroviarias adyacentes, que prolongaban su estructura varios kilómetros hacia el sur. A mediados del siglo fue nacionalizada, pasando a cargo de RENFE. El 1 de enero de 2005 RENFE se escindió en varias compañías, y Adif pasó a ser la propietaria encargada de la gestión de las estaciones.
Con el objeto de adaptarse a las nuevas velocidades y caudales de tráfico, se realizó una profunda transformación, y desde el año 1992 la estación se escinde en dos estaciones ferroviarias diferenciadas:
La estación de Puerta de Atocha, en fondo de saco, que acoge a los trenes de alta velocidad y la mayoría de larga distancia.
La estación de Atocha-Cercanías, que es pasante gracias a los túneles que discurren paralelos a la Castellana (denominados popularmente como túneles de la Risa ), y acoge los trenes de Cercanías, Media Distancia y los de larga distancia pasantes. La conexión con el metro y la red de autobuses convierte a la estación además en un intercambiador.La antigua Estación terminal de Atocha se rehabilitó en el vestíbulo- jardín con funcionalidad de invernadero tropical, que da acceso al resto de las dos estaciones que componen el complejo ferroviario.
Línea Madrid -Hendaya
Línea Madrid - Barcelona
Línea Madrid -SevillaInicialmente para el Ministerio de Fomento español de mediados del siglo XIX fue denominada oficialmente como la Estación Central de Madrid, y por tanto todas las líneas que llegasen a la capital deberían acceder a ella.
