A környék további rendezésére, illetve a vasútállomás korszerűsítésére a tervek elkészültek. Az állomásépület 1995-ben fővárosi, 2011-ben műemléki védettséget kapott.
A 19. században, az egykor a Déli Vasút tulajdonában lévő Buda állomás (a jelenlegi Déli pályaudvar) 1861-ben nyílt meg. Buda állomás az akkor igen jelentős Buda-Kanizsa vonal végállomása volt. A vasút áthaladt az akkor még Újbudának nevezett mai Kelenföldön.
Kelenföld vasútállomás az Összekötő vasúti híd és a Ferencváros rendező-pályaudvar építésével egyidejűleg[3] épült ki. Az állomásépület 1884-ben, historizáló stílusban épült.[4] Itt kapcsolódik a Déli Vasút a bal parti körvasút segítségével a többi vasút pályájához. Kelenföld vasútállomás kezdetektől a Magyar királyi Állam Vasutak tulajdonában volt. Maga az utasfelvételi épület (indóház) már megépítésekor csaknem kétszeres alapterületű az I. o. MÁV típus-állomások méretéhez képest. Az állomás a Pécsi Vasút 1882 és az Újszőny-Bruck vasútvonal 1884 végállomási kialakításával (mozdonyszín, szénraktár, vízállomás, lak-épületek) bővül.
Az első világháború után Kelenföld állomás fejlesztése is szükségessé vált. Korlátlan forgalmú, nagy kapacitású pályaudvar létesítését tervezték, két szigetperonnal,[5] terjedelmes raktárakkal, rakodókkal és tömegáru rakhelyekkel. A tervezett bővítések helyigénye biztosított volt. Első lépésként 1926-ban egy fedett tejrakodó és gyorsáruraktár épült. A következő lépésben új felvételi épület és a teherforgalmú vágányok szaporítása is kezdetét vette.[6]
(A Déli pályaudvar a második világháború alatti bombázások során teljesen elpusztult, a befutó vasútvonalak tönkrementek. 1958-ban megépült a második vágány Kelenföldig. A hatvanas évekig ideiglenes létesítmények szolgálták ki az utasokat. Ebben az időben merült fel funkcionális bázisának Kelenföldre való áttelepítése, de ez sosem valósult meg. Végül 1962-ban nekiláttak a Déli pályaudvar rendezésének, a munkákkal 1975 után készültek el.)[7]
A felvételi épület előtt 1977-re elkészült az első kettő széles peron szilárd burkolata. 1978-ban kezdődtek a nagyobb szabású átépítési munkálatok. A cél a kapacitásbővítés és a jellemző két irány forgalmának elkülönítése volt. A Déli pályaudvar és a Kelenföldi pályaudvar közötti szakaszon 1958 óta kétvágányú vasúti pálya fölé 1980-ban húzták ki a felsővezetéket. A villamos üzemű vontatást 1981 januárjában vezették be.[8][9][10] 1983-ban a vágányhálózat felújítása során Domino 70-es típusú biztosítóberendezést kapott a terminál, amelyet az őrmezei toronyból irányítanak.[11] Ekkor három darab széles peron épült, felettük tetőkkel. 1986-ban elkészült a pályaudvar első, szűkebb aluljárója, ami az Etele teret köti össze Őrmezővel. 1983-ban Dunaújvárosig, 1987-ben Székesfehérvárig villamosították a vasúti pályát. A végponti elágazás nyomvonalának korrekcióját követően 1988-ra készült el az Egér út első szakasza a két közúti aluljáróval, az Olajbogyó utca és Péterhegyi út között.
A vasútállomás fennállásának 125. évfordulóján, 2007-ben teljes műemléki védelmet kapott, neve Budapest–Kelenföld helyett Kelenföldre módosult.[12] 2008 decemberében a MÁV engedély nélkül lebontotta az állomás közelében állt, ideiglenes műemlékvédelem alá helyezett vasúti lakóházat.[13][14][15]
A 2014-ben átadott M4-es metróvonal építési munkálataival kapcsolatosan a személyforgalmat bonyolító vágányokat is kissé átszervezték, és régiek felújítása mellett új peronokat alakítottak ki. Az 1-2 vágányok peronja újonnan készült el, az állomásépülettől délre eltolva. A metró állomása fölött elhelyezett második, tágasabb és mélyebb aluljáró építése során – ideiglenes jelleggel – kialakítottak egy peront a korábbi C peron (14-15 vágányok) átmeneti pótlására, majd később a 8-as és 9-es vágányok megszüntetésével jött létre az új, 7-10 vágányok peronja. Az új peronokat csak az új aluljáróból lehet közvetlenül elérni, a régiből nem. Az új aluljáróban BKK ügyfélszolgálat, szolgáltatóegységek (pékség, pénzváltó), biciklitárolók és jegyárusító automaták (MÁV és BKK) kaptak helyet. Teljes mértékben akadálymentesített, a mozgólépcsős kapcsolat mellett minden személyforgalmi szint elérhető liftekkel is. Különböző pontjain jól látható vasúti és BKK utastájékoztató monitorokat helyeztek el.
2019 októberében a romos állomásépület bezárták, a jegypénztárak az aluljáróba költöztek.[16] A tervek szerint a felújítása után nem állomásként, hanem a Közlekedési Múzeum egyik egységeként nyitnák újra.[17]
1861-ben Kelenföld vasútállomásról a Déli pályaudvarra bevezető, a Kis-Gellért-hegy alatt áthaladó, enyhén ívelt alagutat építettek. Hossza: 361 méter.[19] 1958 óta kétvágányú. Ezen szakasz különlegessége, hogy bal oldali közlekedés van érvényben. (Módja: a menetirány szerinti bal vágány a helyes-, a jobb oldali pedig a helytelen vágány.
Oka: a hely szűke miatt a Déli pályaudvar az alagút mellett végződő kihúzóvágánya rövid (a MÁV M44 sorozatú mozdonya és két személykocsi épphogy elfér rajta), ezért az ún. "teher" vágányokon való tolatáskor az alagútba kell kihúzni a kocsisort. A baljáratú közlekedésnek köszönhetően az alagút másik vágányának vonatközlekedését a tolatás nem akadályozza.
Az alagút belmagassága – mivel eredetileg nem villamos vontatásra tervezték – alacsony. A villamosításkor az alagút mélyítése mellett döntöttek, hogy elférjen a felsővezeték.
Az alagútban 40 km/h, az alagút déli nyílása és Kelenföld vasútállomás bejárati váltókörzete között 80 km/h az engedélyezett sebesség.
2015 januárjában az alagút déli bejáratánál kődarabok hullottak a sínekre, ezért a vonatközlekedésben fennakadások voltak. Később a támfal is megcsúszott, ezért korlátozták a vonatforgalmat, később le is állították. Egyes Százhalombatta, Martonvásár felé közlekedő vonatokat töröltek, a többi vonat csak Kelenföld vasútállomásig közlekedett, a Déli pályaudvart a tárolón lévő személykocsik kivételével kiürítették. A két állomás között vonatpótló autóbuszokat indítottak.[20][21] A forgalom áprilisban indulhatott újra.[22]
Nyáron napi 1 pár, elő- és utószezonban heti 3 pár
Kelenföld vasútállomáson halad keresztül a Dunántúl felé a vasúti személy- és teherforgalom jelentős része. Az időközben végrehajtott bővítésekkel sem tudja zavartalanul ellátni a nagymértékben megnövekedett forgalmat.[forrás?] A MÁV1-es, 30a és a 40a számú fővonalának nagy csomópontja. A 30-as vonal a Balaton és a Velencei-tó miatt turisztikailag kiemelt vasútvonalnak számít. Számos nemzetközi vonat is érinti.
A forgalma igen nagy, főleg nyáron, amikor félóránként indulnak vonatok a Déli pályaudvarról a Balaton felé. Télen is jelentős az áthaladó utasok és vonatok száma, hiszen az elővárosi járatokkal például Érdről, Martonvásárról, Százhalombattáról, Bicskéről naponta több ezren ingáznak a főváros és az otthonuk között.
A vasút ma már nem csak városok, de városrészek közötti helyi utazásra is szolgál. Kelenföldről például jóval egyszerűbb és olcsóbb is a város egyes részeit vonattal elérni a buszozás, a többszöri átszállás és jegyváltás helyett. A Déli pályaudvarra például 6 perc alatt, a Keleti pályaudvarra negyedóra alatt lehet innen vonattal eljutni, ez utóbbi nagyságrendileg azonos az M4-es metró menetidejével ugyanezen a szakaszon. 2005-ben alakult meg a Budapesti Közlekedési Szövetség, amely a BKV és Volánbusz járművein túl vasúttal kombinált tarifaközösséget hozott létre, ennek eredménye a Budapest bérlet. Mindez összhangban áll azzal az európai uniós gyakorlattal, amely támogatja a fővároson belüli helyi kötött pályás közlekedés fejlesztését.
Az állomást a 2010. decemberi menetrendváltás után átnevezték Budapest-Kelenföldről Kelenföldre, majd 2019. december 16-tól újra Budapest-Kelenföld a neve. Még régebben az Újbuda nevet is viselte az állomás.
Az állomásépület Budapest arculatának jellegzetes épülete, az Etele tér meghatározó pontja. Legutoljára 1984-ben végeztek rajta felújítási munkálatokat. Újabb felújítását megtervezték, de a kivitelezés elmaradt. Az emeleti lakásokat veszélyességük miatt kiürítették.
Az épületben a földszinten a pénztár, a váró, egy kis, élelmiszert árusító bolt és a resti, valamint egy posta üzemel. Az állomásépület vágányoldali kijáratai 1986 óta le vannak zárva az utasforgalom elől, mivel azóta a peronokat (az épületen kívül induló) aluljárón (a metró megnyitása óta két különbözőn is) keresztül lehet megközelíteni, melyek egyben összekötik az Etele teret az őrmezői lakóteleppel. A helyi védettséget élvező utasforgalmi épület felújítása vagy átépítése régóta esedékes lenne, de a metróépítés az épület szerepének újragondolását is megkívánja, hiszen az utasforgalmi funkciók jelentős része (pl. jegyváltó automaták) átkerült az új aluljáróba.