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La gare, recouverte par une coupole en verre, se trouve à côté du terminal 1 ; elle est atteinte à pied par un viaduc enjambant l'autoroute fédérale A3. Cet ouvrage d'art, long de 700 m et large de 50 m, a été ouvert en 1999 après quatre ans de travaux. Il a coûté environ 200 millions d'euros.
La première pierre pour la construction de l'Airrail Center Frankfurt a été posée le . Inauguré en 2011, il s'agit alors de l'immeuble disposant de la plus grande surface utile en Allemagne, avec ses 140 000 m2 ; il contient des bureaux et des hôtels. Implanté au-dessus des voies ferrées, il entoure la coupole de la gare.
Service des voyageurs
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Desserte
La gare est dédiée au service de grandes lignes nationales, avec les services IC, EC, ICE et Flixtrain. Les villes desservies sont entre autres Cologne (en 1 h), Stuttgart (1 h 14) ou Karlsruhe (1 h).
Le trafic local dessert uniquement la gare régionale de l'aéroport. Ainsi, cette dernière comporte les voies 1 à 3, tandis que la gare de grandes lignes comporte les voies 4 à 7 (Fern 4 à Fern 7).
Intermodalité
Certaines compagnies aériennes (notamment la Lufthansa) proposent d'effectuer l'enregistrement juste à la sortie de la gare (sur le pont), ce qui est plus rapide que dans l'aéroport[réf. nécessaire].