1994年，伴随着宣杭铁路正式开通运营，车站正式投入使用，初称湖州南站，为客货混运的三等站。2009年9月20日，湖州南站停办客运业，开始在原址拆除重建。2011年11月1日，湖州南站完成结构封顶，标志着站房主体完工。2012年6月30日，湖州南站正式更名为湖州站，原湖州站更名为湖州西站。2013年7月1日，伴随着宁杭高速铁路开通运营，湖州站正式投入使用。2019年11月12日，湖州站启动电子客票应用实施推广工作。截至2018年9月，湖州站站房为两层建筑。其中，出站口、进站口、售票大厅、一层候车大厅、检票口1分布在一层，二层候车大厅、检票口2分布在二层，自2016年8月20日起，湖州站增设第三个进站通道，位于高铁平台出站口一边，主要针对途经南京的旅客通行，开放时间为上午的高峰时段07:30到10:30。