Sejak pengoperasian jalur ganda Yogyakarta–Solo, ruas Srowot–Ketandan per 2001 dan selesai di ruas Brambanan–Delanggu pada 15 Desember 2003, stasiun ini memiliki lima jalur kereta api dengan jalur 2 dan 3 merupakan sepur lurus serta jalur 5 merupakan jalur parkir KA barang.[4][5] Bangunan lama stasiun tetap dipertahankan. Peron stasiun dibuat tinggi.[6]
Untuk mendukung pengoperasian jalur ganda, sistem persinyalan mekanik di stasiun ini diganti dengan sistem persinyalan elektrik buatan PT Len Industri (Persero) yang sudah dipasang sejak tahun 2013 dan kemudian mulai dioperasikan pada 12 Februari 2019.[7][8]
Pada 27 September1991, KA 1081 menabrak KA 1200 yang sedang langsir di emplasemen Stasiun Ceper, Klaten. Kecelakaan diakibatkan oleh masalah pengereman pada lokomotif CC201 32 yang menghela KA 1081, sehingga KA 1081 melanggar sinyal masuk Stasiun Ceper yang berkedudukan sinyal semboyan 7/tidak aman. Tidak ada korbanjiwa kecelakaan ini, tetapi sebanyak 5 orang pegawai Perusahaan jawatan kereta api (PJKA) mengalami luka - luka.[11]
↑PT Kereta Api Indonesia (Persero) (2018). Selayang Pandang Daop 6 Yogyakarta(PDF). e-PPID PT Kereta Api Indonesia. Diarsipkan(PDF) dari versi aslinya tanggal 2020-10-07. Diakses tanggal 2020-10-05.
↑Mohamad, Ardyan (21 Juni 2013). "Kalahkan Siemens, BUMN Elektronik Raup Pendapatan Rp23 Triliun". Merdeka.com. Diakses tanggal 5 Oktober 2017. Saat ini, masih ada pesanan proyek dari Kemenhub untuk menggarap persinyalan kereta di jalur Jogja-Solo, Duri-Tangerang, dan Parung-Maja.