Az átépítés előtt nagyobb felújításra több mint 60 éve, utoljára 1954-ben került sor. Az elmúlt időszakban, az átépítés kezdetéig, a pénzügyi lehetőségek miatt jelentősebb felújítás nem történt (1. kép).

Ennek következtében a vágányhálózat és az egyéb létesítmények erősen elhasz­nálódtak. A pályaállapotok miatt 10, 20, 40 km/h sebességkorlátozást kellett bevezetni az állomás vágányain.
A kedvezőtlen műszaki állapotokat már csak teljes átépítéssel lehetett megszüntetni. A régóta tervezett átépítés végül 2014 áprilisában kezdődhetett, s 2016 végére fejeződött be.
A megrendelő NIF Zrt. által meghirdetett közbeszerzési pályázaton nyertes kivitelező az SDD Konzorcium volt. A konzorcium vezető tagja a Dömper Kft., tagjai a Subterra a. s. és a Pannon-Dop­ras­tav Kft. voltak.
A munkák kivitelezésénél a mérnöki teendőket a Székesfehérvár Mérnök Szervezet látta el, melynek tagjai: ECO-TEC Műszaki-Gazdasági Tanácsadó Kft., Transinvest-Budapest Kft., C-Terv Kft. és Főber Zrt., vagyis a beruházásban érintett valamennyi szakágnak megfelelő mérnöki képviselete volt.
A tenderkiírás szerint az alábbi munkákat kellett elvégezni.

Vasúti pálya

Székesfehérvár állomáson 20 356 m vágány, 87 csoport kitérő és 2 csoport ideiglenes kitérő épült át, illetve épült be.

• Vágányok és kitérők építése. Az átépítés az I.–XV. sz. vágányokat, valamint egyes üzemi és gépészeti vágányokat érintette kitérőkkel, nyíltvonali csatlakozásokkal, az alépítmény megerősítésével együtt.

A III.–VI. sz. vágányok, a nyíltvonali vágányok (kivéve a komáromi, börgöndi) 60 E1 rendszerű sínekkel, LW vasbeton aljakkal, 60 cm aljtávolsággal, 57 cm (min. 35 cm hatékony) ágyazatvastagsággal, hézagnélküli kivitelben épültek meg.
Az I.–II. sz. és a VII.–XV. sz. vágányok, valamint az üzemi és gépészeti vágányok 54 rendszerű sínekkel, alátétlemez nélküli LMS vasbeton aljakkal, 70 cm aljtávolsággal, 44 cm (25 cm hatékony) ágyazatvastagsággal, jellemzően hézagnélküli kivitelben épültek meg. A ki­térők 54 és 60 rendszerű, vasbeton aljas kitérők voltak, 5 csoport kivételével, melyek hagyományos faaljjal épültek (2. kép). Valamennyi kitérő vályúaljas kivitelben készült. A 13. és 32. sz. 60 XIV rendszerű átszelési kitérők vasbeton aljait kísérletileg „aljpapucsolással” látták el a zaj- és rezgéscsökkentés érdekében.

A vágányok és a kitérők átépítésével pár­huzamosan az alépítmény víztelenítését is meg kellett oldani szivárgók építésével (3. kép). A szivárgók vizét három helyen megépült csapadékcsatorna vezeti el olaj- és iszapfogó műtárgyakon keresztül a meglévő befogadóba.
Az állomás átépítése során négy utas­peron létesült. Az I. sz. vágány mellett épült utasperon (A peron) sk +30 cm magas, mivel a felvételi épület padlószintje kötött magasságként nem tette lehetővé az sk +55 cm-es peronmagassá­got.

A vágányok közötti utasperonok (B, C, D) sk +55 cm magasak. Valamennyi peronon térkő burkolat létesült. A személypályaudvari rész átépítésének idejére, mivel ekkor is fenn kellett tartani a nagy utasforgalmat, a teherpályaudvar két vágánya helyére ideiglenes utasperonok épültek sk +30 cm magassággal. A munkaterületen történő biztonságos utasátvezetéshez védőtetővel és oldalfallal ellátott gyalogút épült ki (4. kép), amely keresztirányban teljes mértékben kettévágta a munkaterületet. Az átjáróba beépített kiemelhető elemekkel lehetett keresztirányba átközlekedni a munkagépekkel, kizárólag éjszakai üzemszüneti időszakban. A védőtetőre azért is szükség volt, mert a gyalogos útvonalat közvetlenül az épülő gyalogos-felüljáró mellett  vezették el.
Székesfehérvár állomás átépítése előtt, Szabadbattyán állomáson egyes kitérők­ben az elhasználódott főalkatrészek (félváltó, keresztezési középrész) és váltófák szórványos cseréjét kellett elvégezni.

• Kábelalépítmény.  Az új elektronikus­biz­to­­sí­tóberendezéshez, utas­ tá ­jé­koz­ta­tás­­hoz, tér­világításhoz szükséges ká­bel­­al­­épít mé­nyek építése, megszakító létesítmé nyekkel egy­ütt, a pályaépítéssel párhuzamosan történt. A 2–88 csöves alépítmény teljes hossza 11 354 m, és 527 db megszakító létesítmény (ká­bel­ak­na, elosztószekrény) épült meg.
• A lakóépületek zajvédelme érdekében a pályaudvar több szakaszán épült zajvédő fal. Passzív zajvédelemként egyes lakóépületeknél nyílászárók cseréjére került sor.