2002年11月21日，广珠城际铁路的初步规划方案发布，中山北站为线路中间站之一。2009年，中山北站正式开工建设。2011年1月7日，伴随着广珠城际铁路建成通过，中山北站开通运营。截至2011年1月，中山北站站房位于轨道的正下方；站房部分共两层：一层为站厅层、设备管理用房，二层为站台；建筑高度为11.30米，雨棚最高点高度23.3米，站房中部设计为集散厅与候车大厅，站房北端为售票大厅和非付费区，站房南端设计为办公用房和生活用房。