El proyecto de la nueva estación ha sido diseñado por el prestigioso arquitecto norteamericano Thom Mayne, Premio Pritzker 2005, galardón considerado como el "Nobel" de la arquitectura. La solución propuesta por el autor va más allá de la mera concepción de un edificio para alcanzar un recinto accesible y funcional que prolonga el paisaje y abre un balcón a la bahía, es decir, Mayne ha perseguido que la experiencia del ciudadano en la estación sea más agradable a través del conjunto de sensaciones que en ella percibe, basándolo principalmente en la luz y favoreciendo a su vez tanto el tránsito como la movilidad entre el ferrocarril y la ciudad.
La singularidad de la parcela configura una estación ferroviaria de tipo “vertical” a la que se accede por distintos niveles, articulados en un gran atrio central desde el que se puede gozar del espléndido paisaje de la ría de Vigo. Por su concepto innovador y características arquitectónicas, la nueva estación se convertirá en un icono del siglo XXI en materia de estaciones ferroviarias.