E6系	701系5000番台

• 地上駅で橋上駅舎を持つ。
• 在来線ホームは単式ホーム1面1線（1番線）と島式ホーム1面2線（2・3番線）、計2面3線である。3番線は田沢湖線用の標準軌であり、線路はホームの中程で途切れている。
• 新幹線ホームは頭端式ホーム1面2線である。在来線ホームに比べると狭い。秋田新幹線は田沢湖線 - 奥羽本線秋田方面の直通のため、当駅でスイッチバックが行われる。在来線島式ホームの田沢湖線用線路終端部付近に中間改札が設けられており、そこから新幹線ホームへ通路が延びている。

• 中央改札口は2階にある。ただし、全国花火競技大会開催時は、西口（旧中央口など）1階に臨時改札口が設置される。
• 直営駅（駅長配置）である。新幹線乗換改札口はJR東日本東北総合サービスに委託している。管理駅として、奥羽本線の神宮寺駅 - 羽後境駅間および田沢湖線の田沢湖駅 - 北大曲駅間の各駅を管理する。
• みどりの窓口、指定席券売機、自動券売機がある。また新幹線乗換改札口には新幹線自動改札機が3台、中央改札口には在来線自動改札機が4台設置されている。この自動改札機は新幹線eチケットサービス利用者向けに同サービスで利用できる交通系ICカードとして対応しているが、在来線の乗車時には利用はできない。新幹線ホーム、みどりの窓口兼待合所にはキオスクがある。
• 1965年あたりまでは構内に横手機関区大曲支区が設置されていた。1963年まではSLも配置されており、国鉄C11形蒸気機関車が3両配置されていた(C11 66、107、135)。現在は既に撤去済みだが、機関区構内には転車台も設置されていた。

駅名標	改札口

番線	路線	方向	行先
狭軌
1	■奥羽本線	下り	神宮寺・秋田方面
2		上り	横手・湯沢方面
標準軌
3	■田沢湖線	上り	角館・田沢湖方面
11	■秋田新幹線		盛岡・仙台・東京方面
12		下り	秋田方面

• 1904年（明治37年）12月21日：逓信省（後に日本国有鉄道）奥羽北線の駅として仙北郡大曲町に開業（当時は地上駅）。
• 1921年（大正10年）7月30日：生保内軽便線（現・田沢湖線）が開業し、接続駅となる。
• 1963年（昭和38年）：横手機関区大曲支区からSLの配置が無くなる。
• 1965年（昭和40年）頃：横手機関区大曲支区廃止。
• 1973年（昭和48年）3月29日：みどりの窓口の営業を開始。
• 1986年（昭和61年）
  • 11月1日：貨物および（新聞紙を除く）荷物の取り扱いを廃止。
  • 12月20日：直営のハンバーガーショップ「パナデリア・アッキー」開店。なお、翌年に閉店している。
• 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化により、東日本旅客鉄道の駅となる。
• 1996年（平成8年）
  • 8月18日：駅舎改築工事に着手し、仮駅舎の使用を開始する。
• 1997年（平成9年）
  • 3月22日：秋田新幹線開業。
  • 7月20日：橋上駅舎になる（鈴木エドワード設計）。
• 1998年（平成10年）：通産省グッドデザイン賞建築・環境デザイン部門・受賞。
• 1999年（平成11年）：新幹線改札口に自動改札機導入。
• 2002年（平成14年）：東北の駅百選に選定される。
• 2004年（平成16年）12月21日：開業100周年。10月23日記念イベント開催。リゾートしらかみ延長運転などが行われた。
• 2009年（平成21年）3月21日：在来線自動改札機導入。
• 2010年（平成22年）5月8日：E6系導入に伴う新幹線ホーム延伸工事のため、新幹線乗換改札口が従来の位置より横手方に移設される。
• 2012年（平成24年）8月9日：発車メロディとして、秋田民謡の1つである「秋田おばこ節」の使用が開始される。
• 2017年（平成29年）7月1日：新幹線ホーム（11・12番線）の発車メロディが全国花火競技大会オープニング曲「夢の空」に変更される。
• 2019年（令和元年）9月30日：びゅうプラザの営業を終了。
• 2020年（令和2年）
  • 3月14日：新幹線eチケットサービス開始。
  • 10月1日：田沢湖駅・角館駅業務委託化に伴い、田沢湖駅 - 羽後長野駅間の管理が当駅に変更となる。　
• 2021年（令和3年）
  • 3月13日：タッチでGo!新幹線のサービスを開始。
  • 8月4日：駅施設リニューアル（西口下りエスカレーター、市観光情報センター「グランポール」カウンター席設置）。
• 2023年（令和5年）
  • 3月18日：横手統括センターと統合し、横手・大曲統括センター傘下となる。大曲駅長は横手・大曲統括センター副所長兼務となり、県南地区駅長は横手・大曲統括センター所長（横手駅長兼務）に変更。
  • 7月23日：待合室として使われている1階「市観光情報センター」の改修工事が終わり、現地で完成セレモニーを開催。