西直门站的2号线、4号线车站位于西直门外大街－西直门内大街与西直门南大街－德胜门西大街（二环路）、西直门北大街、交汇处的西直门立交桥区地下。2号线车站沿二环路呈南北向布置，4号线车站沿西直门外大街呈东西向布置，两线车站呈“十”字形交叉。13号线车站在2号线、4号线车站西北侧，位于国铁[[北京北站]]的西侧，毗邻西环广场之间，为南北纵向尽端式[[高架车站]]，呈大致偏向西北–东南向布置。