深圳北站位于深圳市龙华区东南部，原龙华二线扩展区的中部。北邻未来龙华中心区，西邻福龙路和水源保护区，东邻梅观高速公路，南侧为留仙大道及白石龙居住组团，距离深圳市中心区9.3公里。其选址位于深圳市的几何中心和人口中心，具有较为优越的发展条件。
深圳北站分为三部分：高铁站房、东广场和西广场。其中，高速铁路呈南北方向，站房设于轨道上方；东广场是以公共交通为主导的主广场；西广场是以私人交通为主导的副广场。在平面上，北站枢纽利用高铁站房与90m标高平台主交通层形成的十字形结构，分别在东、西广场4个象限布置公交、出租、长途等常规接驳设施和运营中心，并分别通过东、西广场综合换乘大厅组织各种换乘。高铁站房、东广场、西广场最终以90m标高的人行平台为客流集散的主交通层而联系在一起，这个主交通层在规划上一直向东延伸至梅龙路。