경부고속선 2단계 구간이 완공되면서 2010년11월 1일부터 영업을 시작했으며, 2021년12월 28일부터 동해선 철로가 이설됨에 통합하여 ITX-마음, 무궁화호 열차도 정차한다. 경부고속선 건설 계획 당시부터 건설이 예정되어 있었고, 유네스코가 경주 시내에 있는 철로를 이설할 것을 권고하여 2010년 완공 당시부터 일반열차 정차 홈도 미리 마련해 두고 있었다.
유네스코가 문화재 보호를 위해 경주 시내에 있는 철로를 이설할 것을 권고했고, 이에 따라 중앙선과 동해선을 이설하여 성동동에 있었던 기존 경주역을 화천리 신 경주역과 통합하는 작업에 들어갔다. 이 계획에 따라 현 경주역은 2010년 11월 1일에 개업할 당시부터 일반열차가 정차할 수 있도록 플랫폼과 계단을 미리 설치했다. 이 과정에서 철도교통 체계를 정비하여 중앙선과 동해선은 기존 경주역 대신 모량역이 실질적인 분기점으로 변경됐으며, 모량역도 다른 위치로 이전하여 신호장으로 재탄생했다. 동시에 무궁화호가 경주역으로 들어오게 됐고, 이후에는 ITX-마음 열차도 추가됐다. 다만 이 때문에 서경주역에 정차하는 여객열차들이 대거 감축되는 결과를 낳았다.
이 역으로 운행하는 일반버스 노선들은 대부분 경주 시내권 및 용강동과 동천동으로 다니며, 모두 경주고속터미널에 정차한다. 보문관광단지나 불국사방면으로 다니는 노선들은 모두 좌석버스 노선이며, 운행 횟수가 적어서 해당 좌석버스를 놓친 후 보문관광단지나 불국사방면으로 가려면 경주고속터미널로 이동하여 환승해야 한다. 성동동의 옛 경주역이 폐역되어 고속열차 외 일반열차들이 화천리 신 역사로 들어오기 시작한 후에는 건천 읍내, 현곡면, 외동읍, 감포읍, 양남면, 안강읍, 서면 등지의 외곽 지역으로 가는 급행버스들이 적은 횟수나마 추가됐다.
2023년 6월 8일 오후 9시 해당역에서 최대 시속 305km로 달리는 경부고속선 선로위에 10대가 선로에 무단 침입하여 서울역 방향 선로 위에 가로·세로 30cm 크기의 돌덩이를 올려놓은 사건이 발생하였다. 관제원이 발견하여 즉시 관제센터에 보고한 뒤 다른 직원들과 함께 선로로 진입해 돌덩이를 제거하였다.[7][8]
