臺北車站[a]位於臺灣臺北市中正區，為臺鐵、台灣高鐵、台北捷運的地下化鐵路車站，與桃園捷運機場線台北車站共站，周邊有臺北轉運站等公車及公路客運站點。其負擔臺北都市中央車站的功能，並與板橋車站、南港車站並列為臺北都會區三大交通樞紐，也是全台運量最大的鐵路車站。2004年一份統計資料顯示，該站周圍每日進出人次粗略估計數值約為10萬[6]；2013年，一份報導顯示該站總使用人次位居全球各車站排行中第25名[7]。
臺北車站於1891年（清光緒17年）10月20日設站[8]，歷經多次遷移與改建後，現今站體啟用於1989年9月2日（參見「歷史」一段），臺灣鐵路公司（及其前身臺鐵局）的本部也設於此；之後隨著台北捷運、台灣高鐵、桃園機場捷運的進駐，形成幅員廣闊的地下街區。車站周邊有商辦、補習班聚集的臺北站前商圈，以及以批發店鋪著稱的後站商圈，若再連結臺北轉運站、捷運北門站、華山地區（華山藝文特區與華山大草原）等周圍之「臺北車站特定專用區」設施，面積可達46.31公頃[9]。其亦為柯文哲市府所規劃「西區門戶計畫區」的核心設施。
臺北車站由於最早僅提供火車（常規鐵路）服務，因此又被俗稱為「臺北火車站」。臺語則稱為「臺北火車頭」（臺灣話：臺北火車頭，臺羅：Tâi-pak Hué-tshia-thâu）或「臺北車頭」（臺灣話：臺北車頭，臺羅：Tâi-pak Tshia-thâu），捷運上之廣播為「台北車站」（臺灣話：台北車站，臺羅：Tâi-pak Tshia-tsām）。2010年代後部分網友簡稱之為「北車」[10]。
日治時期的「臺北驛」以音讀「たいほくえき Taihoku eki」作讀音 [2]，英語站名亦以日本語讀音譯作「Taihoku」 [11][12]。與日治時期不同，2018年夏季台北捷運於部分車站新增日本語到站廣播時，本站以「台北駅／タイペイえき Taipei eki」為讀音做廣播。2023年夏季，台北捷運於本站新增韓語到站廣播，以「타이베이 역／台北驛 Taibei yeog」為廣播。
台北車站有多條鐵道路線駛入，可搭乘臺鐵縱貫線、台灣高鐵、台北捷運淡水信義線以及台北捷運板南線，並設有連通道連接位於機場捷運的站體。
車站主體建築位於由北平西路（車站段已經轉作廣場用地）、承德路、市民大道（鄭州路）與公園路所包圍的區塊，其他周邊主要道路包括忠孝西路、中山北路等。台北車站屬於臺鐵車站等級中的特等站，各級列車均有停靠，臺鐵現使用第3、4月台，第3月台為縱貫線逆行（南向）月台，第4月台為順行（北向）月台。高鐵台北站亦為所有車次的停靠站，使用南側第1、2月台，在高鐵南港站啟用前同時是高鐵北端起迄站。
台北捷運淡水信義線與板南線車站分別位於車站主體建築的東側（公園路）與南側（忠孝西路），高運量捷運路線行車控制中心位於地下5層。由於淡水信義線、板南線月台層間並未重疊，故需經由地下2層的捷運大廳層轉乘，兩者間為共站轉乘。淡水信義線車站北端地下3層的穿堂層亦設有臺鐵與高鐵的簡易售票處與剪票口，以便相互轉乘。機場捷運車站位於車站主體西側，與台北雙星共構。車站編號方面，淡水信義線為R10，板南線為BL12，機場捷運則為A1。
臺北車站主體建築為地上6層、地下4層、長149公尺、寬110公尺之大樓，東、西兩側各有一座平面與地下停車場，南側為「站前廣場」。 一樓大廳東、西、南、北各有三個出入口，臺鐵售票處與列車動態顯示板（TIDS）亦設於此，二樓為微風台北車站美食街，三樓以上樓層為臺灣鐵路公司本部辦公室、綜合調度所行控中心等單位使用。地下1樓為穿堂層，北側透過中山地下街、臺北地下街與京站時尚廣場、機場捷運站、臺北轉運站連通；南側與北捷站區地下商場（誠品台北車站捷運店）及K區地下街（東森廣場）連通。
台鐵、高鐵月台層位於地下2樓，共有4座長度330公尺、寬度9公尺的島式月台、以及9線軌道。其中南側第1、2月台、以及其包夾的4線採用標準軌，由高鐵使用；其餘第3、4月台及其包夾的5線（含一通過線）為窄軌，由台鐵使用。
地下3樓為台北捷運板南線車站、地下4樓為淡水信義線車站，本站設有半高式月台門。地下2樓為進、出站閘門及兩線間轉乘穿堂層；地下1樓與站內地下商場連通，並設有8座出入口。出口M6與壽德大樓地下商場（諾貝爾廣場）及臺北凱撒大飯店Metro A8地下美食街連通；西側與站前地下街、K區地下街連通。本站與鄰近的善導寺站、台大醫院站，以及中正紀念堂站均設計為民防車站，以防止空襲及炸彈破壞[13]。
由於其龐大而複雜的站體結構在台灣非常少見，因此又被戲稱為「全台最大迷宮」[14]，台鐵甚至為此研發導航APP[15][16]。
※備註：
高鐵、台鐵車站主體建築每面各有三個出入口，其中東二門與西二門作為進出台鐵總公司之用，一般旅客不能進入，除進出演藝廳或二樓的身障電梯在東二門，其他皆不對外開放。以下為相對位置圖：
在台北車站周邊的捷運與地下街的出口中，位於台北捷運車站範圍內的出口編號使用藍色字體，並冠上字母「M」作為識別（取Metro之意），現有M1至M8共計8座出口。出口M1、M2位於淡水線月台北端，出口M3、M7、M8位於南港線月台東端，出口M4、M5、M6位於南港線月台西端。無障礙電梯設於出口M2、M4、M8。
捷運的出口啟用共分四次，並不是同時啟用的，在台北車站未通車前，出口M1、M2已經與中山地下街一同啟用；與捷運站一同啟用的是出口M3、出口M4、出口M7；通車後不久，出口M6才啟用，啟用初期先與壽德大樓連通，後又與凱撒飯店連通；隨著出口M8的大樓工程進度，M8出口後來才進行開放；由於站前廣場與地下街工程影響，最後完工的是出口M5，之後站前廣場的地下街也完工開放。
初代台北車站[b]位於大稻埕市街南側，約位於今臺北市鄭州路（市民大道） 臺北市立聯合醫院中興院區紅磚色新大樓的位置，在清代稱為「臺北火車碼頭」，而「臺北火車票房」則是指售票處。光緒17年（1891年）10月20日，隨著分別往新竹與基隆的鐵路相繼通車而啟用，為一座歐洲式棚式車站[c]。
日本統治臺灣後，明治29年（1896年）7月5日，由帝國陸軍臨時臺灣鐵道隊重啟營運[17]。明治34年（1901年）8月25日，縱貫線改線開通及淡水線通車，作為改線後縱貫線車站以及淡水線起點的台北車站移轉到現址[d]營運，即第2代車站（詳見下文#第二代車站段落），同時初代車站內改設置專營貨運的貨物站「淡水河岸貨物取扱所」[18]。同年10月，初代站舍租給「汽車會社」（今川崎重工業）作為工廠使用（明治41年（1908年）拆除[e]）。
明治35年（1902年）2月1日，「淡水河岸貨物取扱所」改稱「大稻埕乘降場」兼辦客運[21]，同年6月1日改稱「大稻埕停車場」[22]，明治36年（1903年）成為淡水線發車站[23]，明治41年（1908年）遷至初代車站舊址，並且原地新建日式木造車站。
大正4年（1915年）8月17日，大稻埕停車場改為貨運站，客運由同日啟用的北門乘降場（後改稱北門停車場）接辦[24]。昭和12年（1937年）12月1日，樺山貨物驛[f]落成，大稻埕停車場廢止[25]，貨運由樺山接辦。
為配合鐵路改線、市區改正計畫與考量日本人需求，將車站位置向東移至臺北府城北側城牆附近（後來城牆被拆除，改築為「北三線道路」，即今忠孝西路）。帶有文藝復興風格的第2代車站於明治34年（1901年）8月25日隨著淡水線通車及新竹至基隆鐵路改線完工而啟用，當時稱為「臺北停車場」，車站位於臺北市北門町 [2]，正門開在「表町通」（今館前路），並與臺灣總督府博物館（今國立臺灣博物館）遙遙相立。隨後並於明治41年（1908年）在第2代車站斜對面興建當時以設備高級著稱的臺灣鐵道飯店（1945年毀於美國與中華民國聯軍空襲，現址為新光摩天大樓）。
大正12年（1923年）3月16日，另外興建於車站內軌道區北側，規模較小的台北後車站啟用，當時稱為「裏臺北驛」，取代同日廢除的北門停車場成為淡水線的新起訖站[26]，並便利當時聚居於大稻埕的本島人（即台灣人）進出車站。台北後車站為一棟木造建築，建築外貌較為小巧。台灣人將裏臺北驛稱為「後車頭」（台羅：āu-tshia-thâu），或沿用日本人的「後驛」（台羅：āu-ia̍h）。
台北後車站於1988年隨著淡水線鐵路廢止而停用，民間原計畫發起保存後站站舍，但1989年9月23日突然被火燒燬。2001年9月，在原址附近的市民大道與太原路口設立之「後火車站懷舊廣場」落成，該廣場上佈設了一座簡易的模擬月台，及陳列由台鐵提供的單節客車[27][28]。後於2020年12月進行廣場改造，移除列車及月台，於2021年6月完工。
由於原有的前站空間不敷使用，因此自昭和14年（1939年）起原地改建為帶有現代主義建築風格的方塊型水泥建築（第3代車站），由宇敷赳夫所設計。於昭和15年（1940年）落成[29][30]，當時改稱「臺北驛」（日语：臺北驛〔たいほくえき〕 Taihoku eki ? [2]），內部可用空間也因此增加不少。此外，昭和5年（1930年）從民營收歸市營的公車，也以臺北車站作為路線的主要端點站之一。
戰後，第3代車站持續留存使用，並於1977年南港調車場落成後，利用前站與後站間，原本的客車場用地增建兩座月臺。由於位處市中心，過去公路局長途客運（現在的國光客運）的臺北總站即位於前站兩側[g]，加上行經車站附近道路並設站的市區公車、短程客運路線越來越多，大臺北地區最大交通轉運站的地位因此逐漸確立；車站建築也成為台北市的交通地標，以及許多北上旅遊、工作或求學的中南部民眾對於臺北的重要印象。
進入1980年代之後，隨著臺北鐵路地下化專案第一階段工程啟動，第3代車站面臨被拆除的命運。1986年2月24日，在完成最後一次春節疏運任務後，第3代車站正式停用，並自3月1日開始拆除。
鐵路地下化過程中，工程單位拆除第3代車站東側的扇形機車庫，於扇形機車庫及第3代車站原址間興建新的地下化車站。由於第3代車站已經先行拆除，因此台鐵曾於第4代車站啟用前，在第3代車站舊址西側興建臨時車站使用，而被部分民眾認為是第4代車站。
第4代車站於1989年9月2日隨著鐵路地下化工程完工通車而啟用，也就是現在的台北車站大樓。此為台灣第一座地下化鐵路車站，由建築師沈祖海、陳其寬、郭茂林共同設計，建築主體為仿閩南式傳統建築設計，其屋頂採單檐廡殿頂（盝頂），建築中央併設有天井。月台配置有全台灣第一套的列車到站警示燈，當列車到站時會閃亮以提醒乘客，一樓大廳中央售票房上方則裝有兩面從香港引進的翻牌式時刻表[31]。車站併設商場，最初在二樓委外出租設立金華百貨，但因承租者積欠租金，臺鐵局經法律訴訟於2005年收回，2007年由微風集團得標，經5億元重新裝修後改名為「微風台北車站」，以餐飲美食為賣點，在同年6月開幕。2011年，微風台北車站的店鋪範圍擴大至車站1樓與地下1樓。
台北車站大樓落成啟用後，台鐵局本部（原位於日治時期鐵道部廳舍）與各地CTC總機室（合併後稱行控中心）也先後搬入，當時亦成為台北的新地標，但也由於建築外觀與披薩專賣店必勝客的商標相似之故被戲稱為「披薩屋」[32]；室內設施佈置特別是一樓大廳，呈現明顯的對稱，加上隨著指標漸多日趨混亂，故旅客迷路事件迄今時有所聞，屢被批評為「迷宮」[33]。在2010年底車站改善工程時，翻新並改善動線標示；後來為防止遊民聚集大廳而不設座椅，卻意外形成民眾於大廳席地而坐的現象（地面格子黑白相間，大多人坐在黑色格子，形成特殊默契），尤其週末及連假時聚集眾多移工。
2010年，有鑑於臺北車站站體完成已經超過二十年，由於當年設計未有長遠考慮，其進出站動線、設施已經不能滿足捷運、高鐵、公路客運等甚至機場捷運帶來的龐大旅客需求，故配合誠品站前店地下街工程，率先完成「地下一樓東側人行通道新建工程」及「地下一樓西側人行通道貫通工程」，作為整個改善工程的開端[37]。此外，除了針對動線標示、消防設施、化妝室改善及大廳屋頂翻修外，原置於車站一樓中央的臺鐵售票設施於2011年9月19日西移，使中央區域成為開放之公共空間，並可做為展演場地之用[38]。原設於售票房上方兩面的翻牌式時刻表原本將報廢，但因其為全臺僅有具獨特性，經爭取後一面隨售票房西移工程搬遷續用，置於中央大廳西側，旁邊置有書法家董陽孜之「臺北車站」題字，另一面則拆下保存（惟該面時刻表亦於2019年退役）。全部改善工程至2012年6月完工，總經費約新臺幣8到9億元。
除了車站內部之外，臺北車站站體自2012年11月22日起進行屋頂翻修[39]，2015年5月11日起動工進行屋頂鋪設[40]，將原以混凝土鋪設的屋頂改為陶製瓦片，於2016年7月完工[41]。
此外，台鐵與承包站內商場經營的微風集團合作，2016年10月7日於中央大廳東側啟用「嘟嘟鐘」裝置藝術時鐘，每天上午6時至午夜12時的每個整點進行長達2分36秒的報時表演，以台語民謠《丟丟銅仔》為主題旋律。中央大廳內的多媒體影音牆也會與嘟嘟鐘連動，播出台鐵的鐵道風貌[42]；惟多媒體影音牆已於2022年拆除。
台北市政府曾對臺北車站及週邊地區提出「中央車站與中央公園整體規劃設計案」，計畫將台北車站（即方案名稱中所指稱的「中央車站」）周邊與「中央藝文公園」預定地（大致為華山貨運站舊址）一併進行整體規劃；該案後調整為西區門戶計畫，惟涵蓋範圍有做調整。
第四代台北車站興建時，即已經預先建造捷運淡水線車站的穿堂與月台。最初只通車至中山站的淡水線於1997年12月25日延伸營運至台北車站[34]（p. 327）；板南線的月台則於1999年12月24日隨著板南線「市政府－龍山寺」段正式通車而啟用[34]（p. 328）。
過去鐵路地下化「萬板專案」中，作為臨時線路興建的臺北—萬華段南隧道，早已經預定未來將移交高鐵使用。不過由於現有地下化的臺北車站原本規劃為專供臺鐵使用（包含高鐵的營運），並未預留空間供共構的高鐵月台與軌道，相關單位一度認為有必要在原有的臺鐵車站之外，單獨新建高鐵車站，因此並未針對臺北車站及週邊的規劃進行修正。但交通部高速鐵路工程局重新評估設站計畫後，卻發現難以另行興建車站（南隧道直接連結地下化的臺北車站月臺，附近的地下空間又已經用完），使得日後臺鐵南側的兩個月台、以及相應的四線股道必須移撥給高鐵，且松山—臺北段南隧道也必須連帶移撥[48]。過去也曾兩度評估於第5股道的通過線加建月台，但該方案最終未被採納。
臺鐵認為自身運量極大，兩個月台不足以應付需求，所以只願意交付一個月台與兩線股道。但許多專家評估後認為：高鐵需要兩個月台才能正常營運。確定政府必須遵守其與臺灣高速鐵路公司間的合約後，為了降低交付月台與股道可能造成的衝擊，臺鐵先行縮減月台使用，改為現今的運用模式；此外也減少列車班次。後來受到臺鐵員工臥軌抗爭（第二次臥軌）影響，又暫時恢復為使用四個月台：南下列車由第二月台到發，北上列車由第三月台到發，第一、四月台則作為臨時月台。
2004年4月5日，臺鐵依政府與台灣高鐵公司間的合約。正式將兩個月台與四線股道永久轉交給高鐵使用，原地下一樓廣大的台鐵候車室空間也必須切一半區域給高鐵使用（一、二月台兩電扶梯部分），為了通行方便，原本南北兩側的入口閘門改到東西兩側，中間切割成可連通南北通道的穿堂，高鐵部分也照相同方式設立。出口部分，東側切割原停車場空間設立通道，台鐵出口位置不變，高鐵設立於東側，封閉尾端兩月台的電扶梯；西側切割原付費區出口，台鐵高鐵出口皆設於西側，出閘門即是通道，因尾端四個月台的電扶梯皆在通道上，目前皆為封閉狀態。
由於高鐵臺北－板橋段是由交通部臺北市區地下鐵路工程處負責施作，高鐵仍需就原有設施進行改建，但大規模改建可能會影響到同區間臺鐵隧道的正常營運，高鐵車站因此延後啟用。2007年2月1日，交通部核發高鐵臺北站－板橋站段營運許可。北上列車自2月14日延伸行駛至臺北站，供乘客下車，但不開放乘車；3月2日才開放乘客於臺北站上車。
早期為了應付臺北站龐大的乘客數量以及乘客的安全，高鐵曾於B3捷運層的乘客實施月台管制，防止過多乘客至狹窄的月台等車，在B3層進站的乘客必須等到列車清理完畢才可搭乘電扶梯上至月台。直到2016年南港站的啟用和半高式月台門啟用後才停止實施。
根據2024年12月資料，台北捷運本站每日旅運量約為322,380[5]人次，在台北捷運各站中排行第1名；根據2024年資料，台鐵本站每日旅運量約為122,150[3]，在台鐵各站中排行第1名；根據2024年資料，台灣高鐵本站每日旅運量約為91,132人次[4]，在台灣高鐵各站中排行第1名。
台鐵便當本舖於本站設有1~5號店，販售多款車站便當，由台北鐵路餐廳製供。另外也有七堵車站供餐部的七堵製供店。
因疫情影響，3號和5號店暫時停止營業。
2008年6月20日，台北車站之臺鐵月台出入口部分，正式試辦啟用悠遊卡功能，位處第一段可使用電子票證區間（臺北－樹林），同年8月1起可持悠遊卡至剪票口感應進站搭乘至基隆至中壢間19個車站，不限車種搭乘。於2011年1月1日，因應臺鐵多卡通驗票閘門啟用，於本站之臺鐵月台出入口持悠遊卡通皆可使用多卡通驗票閘門，本站臺鐵部分開放使用悠遊卡、一卡通及icash 2.0、TPASS行政院通勤月票付費，使用範圍為臺鐵全線各站（含支線），不限車種搭乘（惟觀光、團體、郵輪式、太魯閣、普悠瑪等指定列車除外）。
2015年，地下1樓的憲兵隊駐紮室改裝為穆斯林祈禱室，並比照國際標準規格。
台北車站原先位於中央處的售票房，於2011年遷移至西側，並將在大廳的椅子移除，理由是座椅常遭街友佔位，只在兩側通廊擺設少量簡易座椅；民眾若想坐下休息，得上二樓餐廳消費，這使得台鐵被批評「公共空間商業化」、「排除弱勢者」[99]。在移除椅子後，大廳的黑白格子地板，成為不少台灣本地民眾以及移工經常席地而坐的地方。不過在2020年初因應嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19）疫情，台鐵宣佈在2月29日起開始禁止民眾在大廳坐下，到5月18日更傳出擬永久禁坐。事件引起不少市民和政治人物關注。其中台北市市長柯文哲在臉書表示，台鐵的做法「只強調管理方便，常常成了壓抑多元的殺手」[100]。隨後中華民國交通部在5月20日表示不會永久禁止。5月23日中午12時，網友發起「坐爆台北車站」活動，逾400人在大廳靜坐抗議，有人席地野餐、工作和玩遊戲。在場也有香港人和學生舉「光復香港時代革命」的旗幟，以示对中國官方《全國人大涉港決定》的抗议，並於現場唱起《願榮光歸香港》。車站派出25名工作人員到場，勸離群眾並要求保持社交距離，內政部警政署鐵路警察局、臺北市政府警察局也一共派出30名警察維持秩序[101][102]。部分民眾認為北車大廳是公共空間，並且是車站地標，值得保留，不認為席地而坐是有妨礙觀瞻。但也有民眾認為席地而坐阻礙動線[103]，且可維持車站大廳的乾淨度[104]。台鐵局副局長馮輝昇表示，會就大廳使用規劃徵詢各界意見[105]。
2018年，演唱創作組合飛石號發行了一首名為《台北車站》的歌曲，創作靈感來自台北車站及其周邊的生活氛圍[106]。