1862年至1867年,车站进行了重建,修建了一个宽51.25米,长280米的金属框架站厅,这种规模在当时已经相当可观,后来,在1870年
普法战争后,它还被用来作热气球生产车间。1900年,为了应对当年的
巴黎世博会,运营商奥铁公司将奥尔良铁路网向西延长至市中心的奥赛车站 (Gare d'Orsay),作为铁路网的新起点。1906年,新开通的地铁从车站上方架空处穿过,并新修了一个地铁站。1910年巴黎发生水灾,该站的客运服务从1月31日到2月9日全部转移到郊外的于维西(Juvisy)。
1926年,奥尔良铁路网的巴黎-
维耶尔宗(Vierzon)路段进行了电气化改造,配备了直流1500伏高架电缆,自此,不再有蒸汽机车进入奥斯特里茨车站,而该站也是巴黎第一个淘汰蒸汽机车的
铁路车站。1939年,奥赛车站由于空间狭小而无法满足铁路客运的需求,结果国内干线列车服务重新转回到奥斯特里茨车站,奥赛车站仅保留远郊车服务。
1990年,随着TGV
大西洋线的开通(终点设在蒙帕纳斯车站),原来前往奥斯特里茨车站的旅客大批转往蒙帕纳斯车站,这大大缩减了该站的客流规模。不过,1997年2月28日,该站却成为法国历史文物之一。2004年至2006年,车站内原来奥铁公司的管理办公室被
SNCF出售,并重建了其内部以应对新的办公要求。
奥斯特里茨车站是RER C线的中途站,乘客可以乘坐各班列车来往
巴黎和西北郊、西郊、南郊各地。RER的月台位于地下,为两个并排相隔的岛式月台。
奥斯特里茨车站的架空位置和地底有对应的地铁站,分别供地铁5号线和10号线使用,方便乘客前往巴黎市区各处。地面也有对应的公交站,方便乘客乘坐各条公交线路前往巴黎市区各处。
1990年代中期开始实施的巴黎左岸新城项目内容之一就是将奥斯特里茨车站的路轨逐步从表面用建筑物覆盖,即从外观上看转入地下,从南边的托比亚克路(Rue de Tolbiac)开始往北逐步覆盖。
另外,当局还计划将部分TGV
大西洋线和TGV东南线转到奥斯特里茨车站停靠,为此,车站正在进行一次深度翻新,并且正在加装4条新路轨。并且要和左岸新城项目相契合——路轨要被覆盖住——就像蒙帕纳斯车站那样。相应的,位于大西洋线和东南线之间的
巴黎-奥利机场也将进行大规模的铁路施工,兴建一个高速列车站,以及一条TGV线路连接彼处和奥斯特里茨车站,因为奥利机场长年缺乏高速列车服务,目前仅有RER C线和货车从彼处经过。