2014年6月30日，杭黄高速铁路全线正式开工建设，桐庐站为线路的中间站。2017年4月27日，桐庐站正式开工建设。2018年10月23日，桐庐站站房建设基本完工。2018年12月25日，桐庐站正式投入运营。2019年11月12日起，桐庐站将启用电子客票，“取票”这一环节将成为历史。桐庐站的站房建筑规模为中型铁路客运站，为线侧平式站房，采取上进下出模式，站房主体结构采用钢筋混凝土框架结构，层面采用钢网架结构；站台雨棚结构形式为钢管混凝土柱，悬挑主梁采用变截面焊接箱型钢梁结构形式。