武广客运专线为过境高速铁路，自湘潭县茶恩寺镇吴家村入境，经长江、沙泉、开云、店门、萱洲等乡镇，于萱洲镇鱼石村出境，境内长37.5公里，在开云镇新坪村滂湖组建有停靠站。2006年6月2日，承建单位中铁十四局在沙泉乡毛屋湾特大桥工地举行开工典礼，2009年12月26日，武广客运专线正式运营。同日11时42分，首列“和谐号”G1029 次自北向南徐徐驶入衡山西站，结束1966年2月析出衡东县后衡山有站无铁路的历史。铁路设计时速线上部分250公里以上，线下部分350公里。至此，衡山至衡阳、长沙市仅需7分钟和28分钟，到武汉、广州市分别为90分钟。衡山西站距衡山县城和南岳衡山景区分别为6公里左右，总体造型有如两只振翅欲飞的雄鹰，两雄鹰又组合成一个“山”字，象征“衡山独如飞”。总建筑面积18608平方米，由主站房和站台雨棚组成。其中，站房面积7275平方米，站台雨棚10788平方米，地下通道545平方米；站台长500米，站台雨棚长450米。设计年客流量165万人次，最高聚集人数500余人，高峰期可满足1000人左右同时候车。站内设购票窗口10个，显示屏每10分钟更新余票1次。候车厅设进站匝6个，其中磁性票自动验票与纸质票人工检票口分别为5个和1个。车站由县人民政府和武广客运专线有限公司共同投资建设，武广客运有限公司承建。2008年10月16日开工，2009年2月19日封顶，同年10月竣工投入使用。武广高铁通车后，每天停靠衡山西站列车23趟。此后，停靠列车趟数和进出旅客人数与日俱增，现可直通北京西站、上海虹桥站，抵达时间分别在7小时、5小时左右。衡山西站配套设施为公交车站、站前广场和集旅游休闲服务、综合商贸服务、旅游产品加工于一体的开云新城。公交车站每天进出，大巴、中巴、的士100余辆，5分钟左右即可抵达衡山县城和南岳衡山风景区。站前广场占地60亩，平坦整洁，四周绿树成荫，鸟语花香，入夜灯光璀灿，系旅游者欣赏衡山西站独特造型的最佳位置。