We wrześniu 2009 PKP Polskie Linie Kolejowe podpisały umowę ze Skanską na pierwszy etap modernizacji stacji Warszawa Gdańska, w ramach którego m.in. rozebrano 4 perony i wybudowano 2 nowe oraz wybudowano łącznik łączący stację kolejową ze stacją metra. Całość kontraktu opiewała na kwotę 129 milionów złotych, w kosztach remontu partycypowało również miasto. Remont zakończył się oddaniem tunelu podziemnego łączącego stację metra z dworcem i południowym Żoliborzem w lutym 2011. Wskutek podjętych działań powstał pierwszy w mieście węzeł przesiadkowy tego typu, łączący metro, tramwaje i linie autobusowe, czyli komunikację miejską z koleją aglomeracyjną i regionalną.
W czerwcu 2015 PKP PLK podpisały umowę z konsorcjum firm Trakcja PRKiI, ZUE oraz Comsa na drugi etap modernizacji, w ramach którego m.in. odbudowano jeszcze jeden peron. Prace przy budowie ruszyły w lipcu i trwały przez rok.
W październiku 2019 PKP PLK podpisały ze spółką Sarinż umowę na opracowanie i wykonanie rozbudowy stacji obejmującą budowę dwóch nowych kładek, ośmiu wind, trzech ciągów schodów ruchomych i ośmiu zwykłych. Kładki z urządzeniami towarzyszącymi zostały oddane do użytku we wrześniu 2021.