武廣客運專線為過境高速鐵路，自湘潭縣茶恩寺鎮吳家村入境，經長江、沙泉、開雲、店門、萱洲等鄉鎮，於萱洲鎮魚石村出境，境內長37.5公裏，在開雲鎮新坪村滂湖組建有停靠站。2006年6月2日，承建單位中鐵十四局在沙泉鄉毛屋灣特大橋工地舉行開工典禮，2009年12月26日，武廣客運專線正式運營。同日11時42分，首列“和諧號”G1029 次自北向南徐徐駛入衡山西站，結束1966年2月析出衡東縣後衡山有站無鐵路的曆史。鐵路設計時速線上部分250公裏以上，線下部分350公裏。至此，衡山至衡陽、長沙市僅需7分鍾和28分鍾，到武漢、廣州市分別為90分鍾。衡山西站距衡山縣城和南嶽衡山景區分別為6公裏左右，總體造型有如兩隻振翅欲飛的雄鷹，兩雄鷹又組合成一個“山”字，象征“衡山獨如飛”。總建築麵積18608平方米，由主站房和站台雨棚組成。其中，站房麵積7275平方米，站台雨棚10788平方米，地下通道545平方米；站台長500米，站台雨棚長450米。設計年客流量165萬人次，最高聚集人數500餘人，高峰期可滿足1000人左右同時候車。站內設購票窗口10個，顯示屏每10分鍾更新餘票1次。候車廳設進站匝6個，其中磁性票自動驗票與紙質票人工檢票口分別為5個和1個。車站由縣人民政府和武廣客運專線有限公司共同投資建設，武廣客運有限公司承建。2008年10月16日開工，2009年2月19日封頂，同年10月竣工投入使用。武廣高鐵通車後，每天停靠衡山西站列車23趟。此後，停靠列車趟數和進出旅客人數與日俱增，現可直通北京西站、上海虹橋站，抵達時間分別在7小時、5小時左右。衡山西站配套設施為公交車站、站前廣場和集旅遊休閑服務、綜合商貿服務、旅遊產品加工於一體的開雲新城。公交車站每天進出，大巴、中巴、的士100餘輛，5分鍾左右即可抵達衡山縣城和南嶽衡山風景區。站前廣場占地60畝，平坦整潔，四周綠樹成蔭，鳥語花香，入夜燈光璀燦，係旅遊者欣賞衡山西站獨特造型的最佳位置。