大沼站是函馆本线的主线与砂原支线及下行专用的藤城支线的交会车站，是一个呈“8”字型的路线网之正中央枢纽点。由七饭开始分岔的函馆本线主线与藤城支线自南面汇入大沼，并再分开成函馆本线主线与砂原支线，朝北方继续，直到森车站处才汇回。
大沼站在
1903年初设站时虽然原本就命名为大沼，但却曾在
1920年至
1964年之间，改名为军川，而当时的“大沼”这站名则是由今日的大沼公园车站使用，是为第二代的大沼站。
1964年时改回大沼站之名，形成第一代与第三代大沼站实际上是同一个车站的情况，而第二代的大沼站，则改名为“大沼公园”，沿用至今日。