天镇站站房位于天镇县县城东北角，由中铁建设集团承建，北邻天黎高速，南邻301省道，距县城3000米，工程总建筑面积为4997平方米，站房高度为16.8米，站房设有主体一层，局部两层，另有局部地下一层为泵房。两侧设备用房及办公部分为两层钢筋混凝土框架结构，中间候车大厅为单层大空间结构，屋盖采用钢网架结构形式，站内功能用房包含旅客服务、客运系统机房以及车站办公用房等。站房正立面为玻璃幕墙、金属幕墙与石材幕墙相结合的建筑风格，设计使用年限为50年。