新幹線ホーム	改札口
105系電車	新幹線ホームと在来線ホームが立体交差

駅構造

• 南北方向に走る山陽新幹線と、東西方向に走る山陽本線が直交する立体交差駅。山陽本線の北側に東口と西口、山陽本線の南側（山陽新幹線の東側）に山陽新幹線開通前からの出入口であった南口が位置する。新幹線改札口があり幹線道路に接続する東口が主たる出入口になり、バス停等は東口に配置されている。
• 東口・西口と南口の間の乗り継ぎ通路には距離があり、新幹線高架下の連絡通路の一部にオートウォーク（動く歩道）が設置されている。かつて、南口から新幹線ホームに向かうにはこのオートウォークを利用する必要があったが、現在は新幹線ホームの小倉寄り端部に、南口に直結する連絡階段が設置されている（山陽新幹線の駅で、ホーム端部に連絡階段が設置されているのは珍しい）。
• 自動券売機、みどりの券売機（南口）、みどりの券売機プラス（新幹線口）が設置されている。

ホーム

• 新幹線は、16両編成対応（ホーム長410m）の単式・島式ホーム2面3線（1・2番のりばが島式。2番のりばと3番のりばの間に2線の上下通過線、そのほか3番のりばの反対側にホーム増設準備路盤）を有する高架ホームである。
• 在来線は相対式2面2線の地平ホーム（上下線の間にホームのない中線があり、回送列車・貨物列車待機用に使われている）を持つ。下り線ホームは南口駅舎に直結している。5番のりばは存在せず、待避線となっている。

のりば

のりば	路線	方向	行先	備考
新幹線ホーム
1	■山陽新幹線	下り	小倉・博多方面	当駅始発または一部の臨時列車のみ
2
3		上り	広島・新大阪・東京方面
在来線ホーム
4	■山陽本線	上り	防府・徳山・広島方面	一部6番のりば
6		下り	宇部・下関方面	一部5番のりば

その他構内

• 山陽新幹線の線路はホームの北側（新大阪方）で西側に分岐して電留線が設けられており、さらに電留線を折り返すように地平の山陽本線に並行するように回送線が延びている。この降りた場所が新幹線保線基地（新山口新幹線保線区新下関管理室）である。
• 構内には、新幹線乗務員の異常時対応能力向上のための訓練施設である、新下関新幹線乗務員訓練センターが併設されている。本線と保線基地とを結ぶ回送線などを利用しており、約1kmの区間を実際の車両（訓練車として車籍を解かれた100系電車が留置されている）を使用しての訓練が行われていた。

貨物取扱

• 2016年頃からJR貨物の車扱貨物取扱駅として扱われている。不定期列車ではあるが、北九州貨物ターミナル駅からのレール輸送の高速貨物列車が当駅に停車し、貨車の解放を行う。

歴史

• 1901年（明治34年）5月27日：山陽鉄道 厚狭駅 - 馬関駅（現在の下関駅）間延伸と同時に、一ノ宮駅（いちのみやえき）として開業。旅客・貨物の取扱を開始。当時は住吉神社付近に位置していた。
• 1906年（明治39年）12月1日：山陽鉄道の国有化により官設鉄道の駅となる。
• 1909年（明治42年）10月12日：線路名称制定。山陽本線の所属となる。
• 1916年（大正5年）1月1日：長門一ノ宮駅（ながといちのみやえき）に改称。駅名の重複を解消するためであり、同じ日にはそれまで当駅と同名を称していた3か所の「一ノ宮駅」も、それぞれ上総一ノ宮駅、豊川鉄道三河一宮駅、尾張一ノ宮駅に改称している。
• 1928年（昭和3年）11月19日：経路変更にともない、現在地に移転。
• 1960年（昭和35年）9月1日：貨物の取扱を廃止。
• 1975年（昭和50年）3月10日：山陽新幹線が岡山駅 - 博多駅間延伸により当駅乗り入れ。同時に新下関駅に改称。上り乗降場下の連絡通路に国鉄で初の動く歩道（ウォーキングベルト）を設置。みどりの窓口営業開始。
• 1987年（昭和62年）4月1日：国鉄分割民営化により、西日本旅客鉄道（JR西日本）の駅となる。
• 2000年（平成12年）12月1日：新下関新幹線乗務員訓練センター開設。
• 2016年（平成28年）3月26日：この日のダイヤ改正までにJR貨物の駅が設置され、貨物の取扱が再開される。
• 2022年（令和4年）12月15日：新幹線口にみどりの券売機プラス、南口にみどりの券売機を導入。
• 2023年（令和5年）
  • 4月1日：山陽本線でICカード「ICOCA」の利用が可能となる。
  • 5月31日：みどりの窓口の営業を終了。