西直门站（Xizhimen Station），位于北京市西城区西直门桥下方，由北京地铁运营有限公司和北京京港地铁有限公司共同运营，是北京地铁2号线、北京地铁4号线和北京地铁13号线的换乘站，也是13号线的西端终点站。

1984年9月20日，北京地铁2号线开通运营，西直门站随之投入使用。

2001年7月4日，北京城市轻轨铁路（北京地铁13号线前身）西直门站的装修设计全部完成。

2002年9月28日，西直门站通行北京地铁13号线。

2009年9月28日，西直门站通行北京地铁4号线。

2011年9月24日，西直门站开通新换乘通道，北京地铁13号线换乘北京地铁2号线、北京地铁4号线将走新换乘通道直接站内换乘。

2015年12月16日，西直门站接触轨改移工程动工兴建。

2023年9月，4号线西直门站步梯升级改造完成，分别在站台及换乘通道的步梯处，各增加一条行李坡道。

西直门站位于北京市西城区西直门桥，北京地铁2号线、北京地铁4号线车站位于西直门外大街至西直门内大街与西直门南大街至德胜门西大街（二环路）、西直门北大街、交汇处的西直门立交桥区地下。北京地铁2号线车站沿二环路呈南北向布置，北京地铁4号线车站沿西直门外大街呈东西向布置，两线车站呈“十”字形交叉。北京地铁13号线车站在北京地铁2号线、北京地铁4号线车站西北侧，位于国铁北京北站的西侧，毗邻西环广场之间，为南北纵向尽端式高架车站，呈西北至东南向布置。

截至2024年3月北京地铁官网和京港地铁官网显示，西直门站进出设置如下表：

截至2024年12月北京地铁官网和京港地铁官网显示，西直门站的相邻车站如下所示：

北京地铁2号线西直门站站台狭长的大厅顶棚以水蓝色饰面材料结合动感十足的曲灯带，寓意胃一潺潺流水的静慵中不乏时代的动感，既体现了空间的流动性同时又蕴涵着西直门历史文脉”水“的地域文化。

西直门站站厅内柱廊临列，根据空间和乘客信息的需求量选取合适的柱间距，在两根柱子之间加以横板做连接件，把门的形象抽象为，即生动了西直门站的门户形象，又实现了最大化地利用建筑空间的要求（柱间的横板连接件同时可作为信息板装置）

站台大厅柱体的设计采用三段式，柱的两端为水蓝色和天花顶棚的色彩相呼应，柱中为纯白色，提高空间的明亮度，同时把圆柱切减为十六棱柱，扩大站台空间的有效使用的建筑面积。

站台大厅的地面铺装采用的处理手法与柱子的处理手法相互吻合，也是三段式，站台分为中间的流通区域和两边的候车区。地面色调定位浅灰色，同时以少许亮色点缀提高明亮度，中间流通区域的设计结合顶棚天花的曲线飘带的动感设计中添加进去小部分弧线，顶棚天花与地面中间流通区域的色彩采用相同色。站台两边的候车区的地面铺装区别于流通区域的设计，除设计了盲道还添加了大面积的橙色色带，橙色色带的铺装又起到引导乘客在候车等待时排队等候的文明行为的作用。

北京地铁2号线和北京地铁4号线为地下车站，而北京地铁13号线为高架车站。北京地铁2号线车站南北向布置在上， 北京地铁4号东西布置在下，均为端头厅岛式站台车站，站台上部空间大。北京地铁2、北京地铁4号线形成十字形布置的换乘站，除站台中心设有换乘楼梯外，站端通过4段通道相连形成环形通道，4个方位的出入口分别与4段通道连接，在环形通道西北方向连接位于地下一层的换乘大厅通向北京地铁13号线车站。

北京地铁13号线西直门站为地上三层高架车站，站台层在地上三层，为两岛一侧三线站台，西班牙式月台布局，由其它两条线路转乘北京地铁13号线（始发）的旅客上到中间的岛式站台，而由北京地铁13号线（终到）到来的旅客则在两边的侧式站台下车出站或换乘，地上二层为站厅层，地面首层为出入口。北京地铁13号线车站站台通过连续通道连接位于地下一层的换乘大厅，再与北京地铁2号线、北京地铁4号线车站由换乘通道相连。

西直门站是北京地铁2号、13号和4号线三线换乘车站，为缓解三线换乘中原换乘设施通过能力不足的压力，特新建三线换乘通道，配合既有设施实现三线换乘单向客流组织。

截至2024年3月与北京地铁官网及京港地铁官网显示，西直门站各线路运营时间如下所示：

截至2024年3月北京地铁官网及京港地铁官网显示，西直门站服务设施如下所示：

2020年1月24日起，西直门站启动了对乘客进行体温检测措施，车站有身穿防护服、佩戴护目镜的人员，对乘客进行快速体验检测。

截至2013年3月，西直门站日均进出总客流量约为11.92万人次，日均换乘客流达到48.56万人次，高峰小时换乘量达6.67万人次。

截至2024年3月北京地铁官网及京港地铁官网显示，西直门站公交信息如下所示：

由于西直门站基坑开挖较深，地下水位高，周边建筑物距离较近，以及地质条件差。其隧道土质为中细砂层、中粗砂层、粉细砂层、粉土层、粉质粘土层、粘土层以及杂填土层、粉土填土层混合而成。隧道底板容易引发底鼓和涌砂。隧道顶板和隧道边墙整体土质稳定性差，在暗挖段无法形成自然力拱，易发生塌落现象。

西直门站位于西直门地区交通枢纽之中，且13号线西直门站为高架三层框架钢筋混凝土结构，站台层在第三层。为了减少周边环境的噪音，施工方案采用钢弹簧浮置板道床技术进行减振，钢弹簧浮置板道床的施工采用与区间刚性整体道床相同的钢轨支撑架法施工，以确保浮置板道床施工后的轨面精度。

截至2015年12月，北京地铁2号线西直门站装饰有两幅名为《燕山长城图》和《大江东去图》的壁画。

西直门站东墙上（内环）的《燕山长城图》，长69.8米，高3米，用了（50×50）平方厘米的环氧树脂壁画砖，共852块拼出全图。画面表现了北京地区群山峻岭中长城的雄姿，城墙的蜿蜒，烽火楼的坚固，长城内外的繁荣，显示出中华民族的气概。

西直门站西墙上（外环）的《长江东去图》，长71米，高3米，用了（50×50）平方厘米的环氧树脂，共840块拼出全图。画面突出描绘了长江三峡地区江流、山峰、峡谷、城市、乡村、大坝等场景，体现了“大浪滔滔向东流”的气势。

西直门地铁站是北京轨道交通的重要换乘站也是北京整个轨道交通脉络的关键节点，因其巨大的线路网、复杂的功能和城市空间，已经成为北京城市中最具活力的地区之一（《建筑设计及其理论》 评）。