天津地铁二号线天津站站，位于天津站后广场地下换乘中心-3F，站台为侧式站台。其中，开往空港经济区方向的站台，为2号线与9号线公用站台。其中，往曹庄站方向站台于2012年7月1日天津地铁二号线开通时启用，当时二号线为站前折返。而伴随着建国道站调试，二号线往空港经济区站方向的站台也已于2013年8月10日启用。2013年8月28日，天津地铁二号线建国道站开通，同时，天津地铁九号线也更改站台，与二号线进行单向的跨站台转乘。

天津地铁三号线天津站站，位于天津站后广场换乘中心的-4F。站台形式为岛式站台。开往小淀方向的一侧行车轨道，设计有与二号线的联络线。目前，该联络线已经封闭，不再使用。

天津地铁九号线天津站站，位于天津站后广场换乘中心的-3F。与二号线共用站台。站台形式为西班牙式站台。 九号线行车轨道设置有停车线，以备高峰时加车使用。