Aan de oostzijde van het station is de Koninklijke wachtkamer te vinden compleet met inpandige parkeerplaats. Deze parkeerplaats is tegenwoordig door de geopende deuren, die zijn afgesloten met glas, van buitenaf te bewonderen.

In 1922 is een tweede stationskap gebouwd. Deze kwam over de sporen aan de IJ-zijde van het station. Tussen de twee stationskappen bleven driesporen niet overdekt. In 1996 werd er over deze sporen een derde 'middenkap'gebouwd. Deze was ontworpen door Jan Garvelink.

In de jaren vijftig van de 20ste eeuw werd de stationshal verbouwd en gemoderniseerd. De oude loketten werden vervangen door toen moderne plaatskaartenloketten. Voorts kwam er in 1955 een voetgangerstunnel vanaf het VVV-gebouwtje op het Stationsplein onder de rijweg voor het station door die uitkwam in de stationshal. In verband met de bouw van het eindstation van de metro verdween deze tunnel in 1980. De rijweg zou toen toch, in verband met een herinrichting van het stationsplein, vervallen. Het verwijderen van de rijweg die vlak voor het station liep was mogelijk door trams, bussen, taxi's en auto's voortaan vooraf naar de oostelijke óf de westelijke helft van het stationsplein te laten rijden. De voetgangers (onder meer de snel groeiende groep toeristen) konden voortaan veilig tussen deze twee verkeersstromen in lopen naar de enige oversteekplaats die het station van het Damrak scheidde. In 2018-2020 is op de plaats van de oude tunnel een nieuwe tunnel met roltrappen gebouwd, de 'Cuyperstrap', van de centrale hal ('Cuypershal') naar de centrale metrohal onder het Stationsplein.

Tussen 1980 en 1984 zijn de centrale hal en middentunnel fors verbreed en gemoderniseerd door Articon, het voormalige ingenieursbureau van NS. De reden was dat de middentunnel toen al vrij druk was. De middentunnel was toen slechts 4,5 meter breed en is verbreed naar 18 meter. De tunnel werd voorzien van roltrappen. In het midden van de tunnel was er ter hoogte van de meeste perrons een trappenpartij en een vide, dat was toen ter tijd iets nieuws in Nederland. De verbreding van de tunnel was nodig omdat de verbeterde Zaanlijn (met Hemspoortunnel) werd geopend en dat de doortrekking van de Schiphollijn en de Flevolijn aanstaande was. Ook kreeg Amsterdam CS, zoals het station tot 2001 officieel heette, er een metrostation bij. Het beginpunt van de Oostlijn. De West- en Oosttunnel behielden hun breedte en trappen maar werden wel gemoderniseerd. In de oosttunnel zijn toen wel liften geplaatst.

De loketten binnen- en buitenland werden naar de oost- respectievelijk westvleugel van het stationsgebouw verplaatst. Door de oost- en westvleugel geheel open te stellen voor publiek was het mogelijk om binnen het station naar alle drie de tunnels te lopen. Ook ontstond er zo meer ruimte in de centrale hal. De vloeren van zowel de middentunnel als de zijvleugels kregen een blauw-wit-zwarte betegeling. (Een betegeling die overigens nog is terug te vinden in de oostvleugel van het station.)

Het perron van (kop)spoor 1 heeft in 1992 een overkapping gekregen. Ook is het perron in die tijd verlengd zodat het voor reizigerstreinen geschikt werd. Het werd voortaan gebruikt voor treinen naar Haarlem en verder. In 1996 werden de drie onoverdekte sporen (8, 9 en 10) tussen de twee oorspronkelijke kappen alsnog overdekt zodat ook deze perrons beter aan internationale kwaliteitsstandaarden voldoen. Verder is het perron langs spoor 15, dat tot dan toe alleen voor goederenvervoer werd gebruikt, verbouwd tot een volwaardig reizigersperron. Ook dit was om de extra drukte van de in 1986-'88 geopende Schiphollijn en Flevolijn op te vangen. In 1998 werd het perron langs spoor 15 aan de westkant verlengd. Hiertoe werden een aantal panden naast het station aan de De Ruijterkade onteigend en gesloopt.

In 1995 werd door de NS een nieuwe verkeersleidingspost in gebruik genomen. Deze ligt aan de westkant, bij het Westerdok, voorheen zat de post in het station zelf. Ook bouwde NS aan uitbreiding van het westelijke emplacement en aan de uitbreiding van vier naar zes sporen ten westen van het station. Deze aanpassing werd uitgevoerd tussen 1991 en 1996. Voor de treinen richting Sloterdijk kwam er zo meer ruimte.

Grote verbouwingen door komst NoordZuidlijn
Sinds 1997 werd er gewerkt aan de grote verbouwing van Amsterdam Centraal, onder meer vanwege de komst van de Noord/Zuidlijn die dwars onder het station gaat en Amsterdam-Noord met de Zuidas verbindt. De in gebruikname van de lijn was op 22 juli 2018.

De westtunnel werd verbreed en gemoderniseerd omdat de middentunnel gedeeltelijk buiten gebruik ging voor de aanleg van de Noord/Zuidlijn. De verbrede westtunnel werd in 2000 geopend. In navolging van de middentunnel kreeg ook de westtunnel roltrappen (zowel voor omhoog als omlaag maar alleen richting de westzijde). Tevens zijn er in deze tunnel ook liften geplaatst die duidelijk groter en meer transparant zijn dan de liften in de middentunnel. Verder kwamen er winkels in deze verbrede westtunnel.

Daarna werd gestart met het verlengen van de perronsporen 10-15 in de westelijke richting. Daardoor konden er meer en langere treinen op Amsterdam Centraal komen: lange Intercity's namen voortaan niet meer een geheel perron in beslag, maar hadden voortaan voldoende aan de westelijke a-zijde, waardoor op de oostelijke b-zijde weer ruimte voor andere treinen beschikbaar kwam. Verder zou het door deze perron-verlenging ook mogelijk zijn om twee gekoppelde Thalys-treinen (of de zeer lange Eurostar naar Londen) op deze, voor de richting Schiphol gunstig gelegen, perrons te verwerken. Dit project werd in 2004 opgeleverd.

Na het gereedkomen van de ruwbouw van de metrobuizen van de Noord/Zuidlijn kon de middentunnel na een renovatie en herinrichting in december 2013 heropend worden: deze heeft ongeveer dezelfde breedte behouden maar wel zijn er veel meer winkels ondergebracht. Door het verwijderen van de trappen in het midden van de tunnel (een ingreep van de vorige verbouwing begin jaren tachtig) is de loopruimte in deze tunnel aanzienlijk groter geworden. Door het verplaatsen van de trappen van het midden naar de zijkant is er ook geen vide meer noodzakelijk, waardoor er meer ruimte is gecreëerd op de perrons boven. Er zijn in deze tunnel nu alleen roltrappen richting de westzijde (zowel op- als neergaand).

Het gebied aan de voorzijde van het station wordt vanaf 2018 grondig aangepakt. Zo is de Prins Hendrikkade ter hoogte van het Centraal Station sinds juli 2018 afgesloten voor autoverkeer. Het Open Havenfront - het water voor het station - wordt vergroot. De rondvaartboten krijgen nieuwe steigers en kassahuisjes. Het gehele gebied rond het Stationseiland zal na herbestrating het domein worden van voetgangers, fietsers en trams.[5]

In 2018-2020 is een (rol)trapverbinding, de 'Cuyperstrap', gebouwd van de centrale hal ('Cuypershal') naar de centrale metrohal onder het Stationsplein. Deze trap ligt op dezelfde plaats waar vroeger het tunneltje naar het stationsplein liep.

Voetganger- en fietstunnels
Aan de westzijde van het station, in het verlengde van de Westelijke Toegangsbrug, is de Cuyperspassage gerealiseerd, een tunnel voor voetgangers en fietsers (langzaamverkeerspassage), van de Martelaarsgracht naar de De Ruijterkade. Deze is ontworpen door de architectenbureaus Benthem Crouwel en Merk-X. Hoewel de tunnel al in 2013 werd opgeleverd is deze pas op 21 november 2015 geopend omdat de werkzaamheden aan de IJ-zijde nog niet eerder afgerond waren. Een wand van de tunnel is over de hele lengte bekleed met 46.000 wandtegeltjes waarop het Zeegezicht aan het IJ naar ontwerp van Irma Boom, gemaakt door Tegelfabriek Tichelaar in Makkum.

Programma Hoogfrequent Spoor
In het kader van het Programma Hoogfrequent Spoor (PHS) vinden sinds het najaar van 2021 opnieuw ingrijpende verbouwingen plaats aan Amsterdam Centraal. In 2030 moet volgens berekeningen van ProRail het station 275.000 reizigers per dag kunnen verwerken (voor de coronacrisis was dit 200.000 per dag). Het doel is dat treinen met een hogere frequentie kunnen gaan rijden, de kans op vertraging en hinder verlaagd wordt en dat er genoeg ruimte is voor groeiende reizigersstromen binnen het station.

ProRail voert deze grote verbouwing uit in opdracht van het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. In 2017, heeft ProRail ZJA (architect, Braaksma & Roos Architectenbureau (restauratie architect) en IGG (bouwkosten adviesbureau) aangesteld om het ontwerp te maken. Naast de technische eisen vanuit PHS, hebben de architecten aangegeven het historische karakter van het station en overzichtelijkheid voor de reiziger te prioriteren.

In het najaar van 2021 zijn de voorbereidende werkzaamheden gestart. Vanaf 2024 gaat het grote werk van start. Volgens de planning zou het project in 2030 gereed zijn. Hiermee wordt ruimte gemaakt voor de verwachte groei van het aantal reizigers. In 2019 waren er circa 200.000 reizigers per dag, de verwachting van NS is dat dit in 2030 zal groeien naar 275.000 reizigers per dag. Hiertoe zullen dan elke tien minuten treinen gaan rijden in de richtingen Noord-Holland, Flevoland en Brabant.

Tramstation Amsterdam Centraal
Het Centraal Station is al sinds de opening in 1889 (eind)halte voor vele tramlijnen. Aanvankelijk waren dat paardentrams, vanaf 1902 werden deze door elektrische trams vervangen. Ook nam het Stationsplein vanaf 1906 de rol van de Dam over als belangrijkste tramhalte in het centrum van Amsterdam.

Vooral op het westelijke deel van het Stationsplein passeerden vele tramlijnen. Hier kwamen alle tramlijnen richting Haarlemmerstraat, Nieuwezijds Voorburgwal en Damrak. Aan de oostzijde kwamen de tramlijnen richting Nieuwmarkt en de Oostelijke Eilanden. Hieraan kwam een einde in 1955 met de opheffing van lijn 11. In 1963 werd een nieuwe keerlus voor lijn 9 aangelegd, die vanaf het Damrak via de Prins Hendrikkade over de vernieuwde Kamperbrug het Stationsplein bereikte. De lus werd ook gebruikt door spitslijn 5. Vanaf 1980 rijden alle lijnen vanaf het Damrak via deze lus.

Vanaf 1904 reden er ook trams om het station heen naar de De Ruijterkade. Vanaf 1921 was het lijn 22 die dit rondje reed, tot 1944. De sporensituatie is in de loop der jaren vele malen gewijzigd. In 1980-1981 werden aan zowel de westkant als de oostkant vier vertreksporen aangelegd, waarover alle tramlijnen via de Middentoegangsbrug vertrokken richting Nieuwezijds Voorburgwal en Damrak.

Sinds half oktober 2019 is er aan de De Ruijterkade, aan de noordoostzijde van het treinstation, onder de opritten van het busstation, een extra keerlus voor de tram naar IJburg, die gebruikt wordt als de keerlus via het Stationsplein voor deze lijn niet beschikbaar is.

In de zomer van 2020 is het westelijke tramemplacement geheel vernieuwd. Hierbij zijn de vier tramsporen rechtgetrokken en verlengd. De tramlijnen 2, 12, 13 en 17 richting Nieuwezijds Voorburgwal hebben hier hun haltes. Het oostelijke tramemplacement is in 2021 op gelijke wijze aangepakt. Hier hebben de tramlijnen 4, 14 en 24 richting Damrak hun haltes. Lijn 26 richting IJburg heeft hier ook zijn halte, maar maakt tijdens spoorwerkzaamheden gebruik van de nieuwe tramlus aan de IJzijde.

Busstation Amsterdam Centraal
Het Busstation Amsterdam Centraal is de halteplaats voor de stads- en streekbuslijnen die station Amsterdam Centraal aandoen.

In 1922 werd door de Gemeentetram Amsterdam, na een mislukte proef in 1908, de eerste buslijn ingesteld. In 1924 werden twee buslijnen van het centrum naar Amsterdam Noord ingesteld en kregen een halte nabij het Stationsplein. In 1931 werden de lijnen ingekort tot het Stationsplein en kregen daar hun standplaats. In 1932 verdwenen de lijnen naar Noord en werden ingekort tot Noord met aansluiting op de pont. Pas in 1938 verscheen weer een GTA buslijn op het Stationsplein. Vanaf de jaren vijftig nam het aantal busdiensten sterk toe, zowel lokaal als interlokaal en ontstond er ruimtegebrek. Naast standplaatsen langs de rijweg langs het station, op het oostelijk deel van het Stationsplein en op het Entosspoor aan de westkant, verscheen er in de jaren zestig speciaal voor de bussen van Maarse & Kroon een busstation in het Prins Hendrikplantsoen.

In 1968, toen de IJ-tunnel werd geopend, werden voor de Noordlijnen standplaatsen langs het water van het Open Havenfront aangelegd. Voor de buslijnen van de NACO was er geen plaats. Deze bleven aanvankelijk aan de Valkenweg, maar werden rond 1970 verlegd naar het Waterlooplein. In 1972 werden voor de inmiddels met de NZH gefuseerde NACO standplaatsen bij de Sint-Nicolaaskerk aangelegd. Door de metrobouw moest de rijweg voor het station verdwijnen en verscheen een tijdelijk busstation op de Kamperdam. Na voltooiing van de metro in 1980 bestonden er op of nabij het Stationsplein een zevental busstations. Oostelijk busstation Stationsplein, Kamperbrug en Entosspoor voor het GVB, Oosterdokskade voor Enhabo, Sint-Nicolaaskerk en de Ruijterkade voor NZH en Prins Hendrikplantsoen voor CN. Door ruimtegebrek halteerde 2 GVB lijnen bij CN in en naast het Prins Hendrikplantsoen.

De busstandplaatsen zijn sinds juli 2018 alle naar de noordzijde van het gebouw verplaatst. In 2003 werd begonnen met de bouw van een busstation onder een boogkap aan het IJ. Dit verving tussen 2009 en 2018 de vijf oude locaties, verspreid rond het Stationseiland. In 2009 werd het busstation gedeeltelijk in gebruik genomen, eerst voor het streekvervoer. Nadat het geheel en de omliggende infrastructuur waren voltooid, kregen alle bussen vanaf juli 2018 hier hun halte. De kades voor de IJ-veren en andere boten zijn ook aangepakt. Onder de overkapping is naast het busstation en een ondergrondse weg (de in juli 2015 geopende Michiel de Ruijtertunnel) ruimte gemaakt voor een extra hal. Deze IJhal, een ontwerp van Wiel Arets Architects is voltooid in 2017 en huisvest onder andere winkels en horeca. Het heeft de functie van een stationshal en is ontworpen als tweede, gelijkwaardige entree tot het station. De directe toegang tot de Noord-Zuidlijn loopt binnen het station vooral via deze hal.

Metrostation Amsterdam Centraal
Het Metrostation Amsterdam Centraal ligt voor en onder Station Amsterdam Centraal. Aan de voorzijde van het Centraal Station is sinds 1980 een  metrostation gelegen onder het Open Havenfront en het Stationsplein. De bouw van dit station vond plaats tussen 1975 en 1980. Hiervoor werd het Open Havenfront gedeeltelijk gedempt en het Noord-Zuid Hollandsch Koffiehuis moest hiervoor in 1972 wijken. In 1980 werd het herbouwd. De Amsterdamse metrolijnen 51, 53 en 54 hebben op dit kopstation hun eindpunt. Het station beschikt over een breed middenperron en het perron loopt met een boog in de richting van de Nieuwmarkt. De hoofdtoegang bevindt zich aan de kant van het Centraal Station.

Tussen 2003 en 2018 waren er bouwwerkzaamheden voor de aanleg van de Noord/Zuidlijn (metrolijn 52) die het Centraal Station haaks kruist. Daartoe werden de hoofdingang en delen van de 'Middentunnel' langdurig afgesloten. Op 26 oktober 2011 werden de (eerste) deuren van de hoofdentree van de monumentale stationshal na zeven jaar gesloten te zijn geweest weer voor het publiek geopend, waardoor het nu weer, net als vroeger, mogelijk werd om van hier rechtstreeks naar de De Ruijterkade te lopen. Ondertussen werd op 31 mei 2011 het 130 meter lange tunneldeel van deze metrolijn vanuit het IJ onder het station gevaren en vervolgens afgezonken. Het tunneldeel bevatte al de ruwbouw van de twee toekomstige zijperrons van 130 meter lang en 5,5 meter breed. Naar verwachting zullen per dag op dit station 35.000 reizigers in- of uit de Noord/Zuidlijn stappen.[1]

Op 21 november 2011 werd een gedeelte van de toekomstige gemeenschappelijke stationshal voor beide metrolijnen geopend. De metrolijnen 51, 53, en 54 zijn sindsdien via deze nieuwe hal bereikbaar. De hal had opvallende rode trappen en vloeren. Deze uitvoering was tijdelijk. De oude hal werd deels gesloopt en deels opgenomen in de nieuwe hal. Het metrostation van de Noord/Zuidlijn en de hallen aan beide zijden zijn ontworpen door Benthem Crouwel Architekten, het bureau dat ook verantwoordelijk is voor de ontwerpen van de overige metrostations langs de lijn en voor het ontwerp van het busstation aan IJzijde. De beide metrostations (die van de Noord/Zuidlijn en de Oostlijn) zijn aan elkaar verbonden door een hal die de Handshake genoemd wordt.

In mei 2013 selecteerde een speciale commissie van de gemeente twee kunstwerken voor dit station. In de zogenaamde 'Kathedraal', de grote ruimte onder het Stationsplein, was boven de sporen van de Noord/Zuidlijn een videokunstwerk van Fiona Tan gepland. In november 2013 gaf zij de opdracht terug. Voor dit kunstwerk werd een nieuwe selectieprocedure gestart. In september 2014 werd het kunstwerk 'Weather engine' van de Vlaamse videokunstenaar David Claerbout geselecteerd, een continu veranderende digitale film die op een groot videoscherm wordt geprojecteerd. In de verdeelhal op niveau -1 zijn twee foto's onder de gezamenlijke titel Tulpen palepai van Jennifer Tee aangebracht met afbeeldingen van gedroogde tulpenblaadjes.

Op 22 juli 2018 werd het metrostation van de Noord/Zuidlijn in gebruik genomen.