汉口火车站站斜穿国铁汉口火车站站前广场，与汉口火车站相配套，并与远期七号线形成“T”型换乘。车站总长262.391m，为标准地下两层车站，总建筑面积为23980㎡。车站共设置6个独立的出入口及通道。 该区间于2007年7月完成招标。

2号线一期工程汉口火车站站总长259m，为双柱三跨岛式地下车站，站台宽13.5m，地下三层设换乘处一个。车站采用明挖法施工，地下连续墙结合内支撑系统支护，标准段基坑深度为14m左右，盾构井处基坑深度为16m左右，换乘节点处基坑深度为22m左右，车站埋深约为0.8m。车站结构包括车站主体和附属两部分。主体部分含双层结构、东西侧外挂单层结构以及换乘节点处三层结构，附属结构由7个出入口和2组风道及风亭组成。

该站2008年10月正式开工建设；2008年12月20日完成南端盾构井施工；2009年3月完成周边围护桩施工；2009年5月份完成地下连续墙施工；2009年7月份完成北端盾构井及标准段80m范围的土方开挖作业，并于8月份完成该处80m范围的底板浇筑作业及外挂单层结构2000㎡结构施工。

随着武汉地铁二号线一期各站点的全面展开，汉口火车站地铁站的建设备受社会各界的广泛关注。在市委市政府及各职能部门的大力支持和集团公司的正确领导下，经过项目部全体员工两个半月的艰苦努力，2008年12月15日晨8时，地铁二号线一期工程汉口火车站站南端盾构井底板顺利浇筑完工，比计划工期提前5天，为盾构机按时出洞创造了条件，这标志着武汉地铁首列盾构机将于2008年12月28日顺利到达接收井，首个武汉地铁盾构区间安全完成盾构掘进任务。

武汉地铁二号线一期工程汉口火车站站南端盾构井为盾构机吊出井，全部在原地面6米以下的人防底板上施工。盾构井长28.8米，宽15.7米，深度为人防底板以下9米。盾构井围护结构为地下连续墙，深度为19.3米，基底及盾构出洞处采用Φ800高压旋喷桩加固。南端盾构井施工主要有两大难处：一是人防结构破除难，破除后施工场地狭小；二是施工区域地下水十分丰富，地下水水位位于原人防底板以上1米，地质情况十分复杂，基坑底部穿越的地质条件为恶劣的粉砂层，地下连续墙施工容易出现塌孔，基坑开挖也容易出现坍塌。

为确保地下连续墙及基坑开挖顺利施工，汉口火车站站项目部科学组织，精心安排，合理施工，克服了施工场地狭小、工期紧、施工难度大等重重困难，“抢晴天、战雨天”，投入大量施工机械及人员进行24小时作业， 7天就完成了南端盾构井施工区域的人防破除，顺利提供了南端盾构井施工作业场地；同时及时进行了降水，将地下水位降到了底板以下2米，确保了地下连续墙及基坑的开挖安全和顺利施工。

由于范湖站盾构机已于2008年9月中旬成功始发，按正常推进速度计划于12月10日到达汉口站，但为了不影响今后二环线下穿通道的施工，施工单位中铁一局项目部适当调整了盾构机的掘进速度，投入大量机械设备及人员，克服种种困难，在短短的20天内就完成了下穿通道右线的地基加固。

截止2001年5月31日，2号线一期工程汉口火车站站顺利完成车站主体结构最后一次顶板浇筑作业。目前正在进行车站附属结构5个出入口的结构施工，计划6月底完成该车站的1、2、5号出入口及1号风亭的结构施工和6、7号出入口的基础部分施工。