Edificio principal de la estación de Madrid-Príncipe Pío.

La estación se encuentra situada en la ladera de la montaña del Príncipe Pío, justo debajo del Parque del Oeste y del Campo del Moro, muy cerca de la orilla del río Manzanares. El edificio actual fue construido en los años 30 por la Compañía del Norte como ampliación de la estación cabecera de sus líneas en Madrid. El ala de la fotografía corresponde al acceso desde la Cuesta de San Vicente. Posee un amplio vestíbulo lujosamente decorado, con dos ascensores para bajar al nivel de las vías. Este ala fue cerrada en los 80. El vestíbulo se encontraba en 1996 en estado ruinoso. Está previsto que, en los próximos años se transforme el edificio en un teatro.

A lo largo de 1995 y 1996, la estación sufrió una importantísima remodelación. Perdió todas las vías más cercanas al edificio original y al Paseo de la Florida en una de las mayores operaciones de especulación urbanística que ha conocido la capital. En su lugar de alzan ahora lujosos edificios de viviendas. Se remodeló toda la zona de acceso a los andenes, se construyó una estación de Metro de la línea 6 en sus bajos, y se desvió la línea 10, que pasaba próxima a ese lugar, para aprovechar la única estación de Metro de Madrid que comparte andenes para dos vías. Se remodeló la playa de vías más cercanas al Paseo del Rey para la estación de Cercanías actual. También, se construyó un nuevo túnel que conecta esta estación con la de Atocha, aprovechando el trazado de los antiguos enlaces. Desde el año 2002 hasta 2004 se llevaron a cabo unas obras en el edificio del Paseo de la Florida para convertirlo en un centro comercial y de ocio.