2008年12月28日，太原南站正式开工。2009年9月17日，太原南站主站房（西站房），开始进行钢结构屋顶吊装施工；11月1日，太原南站主站房-西站房的主体结构完成封顶；12月，太原南站开始高架站房钢结构焊接施工。2010年1月17日，太原南站开始试验桩施工；2月4日，太原南站进入正式施工阶段；3月18日，太原南站桩基施工；3月28日，太原南站旅客地道工程边墙、顶板、引道施工全部完成；4月，太原南站进入粗装修阶段；5月中旬，西站房区域、桩基及地源热泵施工基本结束；7月16日，太原南站西站房和高架候车厅钢结构封顶； 8月1日，太原南站地下结构开始封顶；9月8日，太原南站进入屋面钢结构施工阶段；9月9日，太原南站站房主体钢结构全面封顶；9月29日，太原南站西站房地下结构全部封顶；10月20日，太原南站项目进入关键实施阶段；10月30日，太原南站西站房主体结构封顶。2012年年底，太原南站西广场地下交通枢纽工程主体全部完工。2013年8月20日，太原南站线路拨接施工完成。2014年4月10日，太原南站主建筑完工进入调试阶段；6月7日起，大西高速铁路太原南至永济北进入运行试验阶段，开始不载客试运行。7月1日，太原南站投入运营。2016年4月，太原南站东广场及配套路网工程开工。2019年7月25日，太原南站东广场正式投入运营。