Der 1871 eingeweihte Bahnhof erfuhr im Lauf der Zeit einschneidende Veränderungen. 1976-80 renoviert, erlebte der Bahnhof in den 1980er-Jahren im Hinblick auf die Einführung der S-Bahn erneut eine Invasion der Baumaschinen: Auf der Südseite wurde eine bis heute nicht gebrauchte U-Bahnstation zur neuen Endstation der verlängerten Uetliberg- und Sihltalbahn, auf der Nordseite entstand tief unter den Flüssen Limmat und Sihl der Bahnhof Museumstrasse, ein Durchgangsbahnhof mit vier Gleisen. In den unterirdischen Verbindungshallen entstanden weitläufige Ladenpassagen. Ende 2014 wurde ein weiterer unterirdischer Durchgangsbahnhof mit vier Gleisen eingeweiht und damit weitere Ladenzeilen, sodass der Bahnhof heute auch ein großes Einkaufszentrum mit über 180 Geschäften ist, die an 365 Tagen von früh bis spät geöffnet sind. Die Halle stellt in Zürich den größten überdachten Platz dar und ist schlicht eine Augenweide. Es lohnt sich, in oder vor der Pizzeria Atrio sitzend, den Raum zu genießen. Die Halle wird allerdings häufig für verschiedene Anlässe genutzt, was dem prächtigen Raum nicht immer zuträglich ist.