Warszawa Zachodnia jest stacją, którą charakteryzuje największy ruch pociągów pasażerskich w kraju. W ciągu jednego dnia roboczego korzysta z niej około 60 tysięcy osób. PKP planuje modernizację obiektu, by dostosować go do jeszcze większych potrzeb. Szacuje bowiem, że liczba korzystających z niego pasażerów podwoi się do 2030 roku.
Autorami koncepcji architektonicznej przebudowy stacji są Konsorcjum ”IDOM” w składzie IDOM Inżynieria, Architektura i Doradztwo oraz IDOM Ingenieria y Consultoria, a także architekci Tomasz Głębowski i Maja Kwiatek-Głębowska z pracowni architektonicznej „GLEBOWSKI STUDIO”. Choć zaprezentowane wizualizacje ukazują rozwiązania koncepcyjne, które mogą jeszcze ulec zmianie, wiadomo, że w projekcie architektonicznym znajdą się odniesienia do stacji linii średnicowej projektu Arseniusza Romanowicza, uznawanych za najcenniejsze przykłady powojennego modernizmu w Warszawie.
Nowa Zachodnia ma stać się zintegrowanym węzłem przesiadkowym łączącym stację kolejową, przystanki tramwajowe, dworzec autobusów dalekobieżnych, a także przystanki miejskich autobusów, postoje TAXI oraz parkingi dla samochodów osobowych i rowerów. Zaplanowano też budowę nowego peronu obsługującego pociągi do „Stacji Muzeum”, placówki powołanej w miejsce zlikwidowanego Muzeum Kolejnictwa, która zostanie zlokalizowana na stacji Warszawa Szczęśliwice.
Zgodnie z zapowiedziami PKP, przebudowane mają zostać istniejące perony, wybudowany zostanie jeden nowy. Utworzona zostanie hala peronowa, a w samych platformach znajdą się świetliki, doświetlające przejście podziemne. Z myślą o pasażerach planuje się intuicyjne oznakowanie i funkcjonalne oświetlenie obiektu. Zmieni się także przejście podziemne. Wyższe i szersze niż obecnie, zostanie połączone ze strefą obsługi pasażerów, m.in. przestrzenią, w której mieszczą się kasy biletowe i poczekalnie. Obiekt zostanie dostosowany do potrzeb osób niepełnosprawnych.
Prace ruszą w 2019 roku i potrwa do czwartego kwartału 2021 roku. W związku z planowaną modernizacją linii średnicowej uzyska pełną funkcjonalność po jej ukończeniu, czyli w roku 2024.