3 (satu peron sisi yang agak rendah, satu peron pulau yang agak rendah, dan satu peron pulau yang cukup tinggi; tidak ada peron pulau di antara jalur 2 dan 3)
Dahulu ke arah timur stasiun ini, sebelum Stasiun Karangjati, terdapat Halte Saban, Halte Latak, dan Halte Sambung yang kini sudah tidak aktif. Sementara ke arah barat stasiun ini, sebelum Stasiun Tegowanu, terdapat Halte Kramat (Grobogan) yang juga bernasib sama.[3]
Awalnya stasiun ini hanya memiliki dua jalur kereta api dengan jalur 2 merupakan sepur lurus. Setelah jalur ganda pada segmen mulai stasiun ini hingga Stasiun Alastua resmi dioperasikan pada 28 Agustus 2013[4] dan kemudian hingga Stasiun Ngrombo pada akhir November 2013,[5] terdapat satu jalur lurus dan satu jalur belok baru di sisi barat daya stasiun sehingga jumlah jalurnya bertambah menjadi empat. Jalur 2 dijadikan sebagai sepur lurus untuk arah Semarang saja, sedangkan jalur lurus baru tersebut menjadi jalur 3 sebagai sepur lurus hanya untuk arah Surabaya. Selain itu, sistem persinyalan diubah menggunakan jenis elektrik.
Jalur 4
←
Sepur belok untuk pemberhentian kereta api ke arah timur
Pada 15 April2006 pukul 02.10 WIB, kereta api Sembrani yang ditarik CC 203 39 dan Kertajaya yang ditarik CC 201 135R bertabrakan di emplasemen Stasiun Gubug. Kecelakaan itu terjadi ketika KA Kertajaya meninggalkan jalur kereta api sebelum waktunya saat hendak disusul KA Sembrani yang datang dari arah belakang. Hal itu disebabkan oleh kerusakan pemindah kanal radio lokomotif KA Kertajaya sehingga kabar penyusulan KA Kertajaya oleh KA Sembrani dari PPKA kepada masinis KA Kertajaya tidak tersampaikan dan banyaknya penumpang dalam kabin masinis. Dalam musibah tersebut, 13 orang meninggal dunia dan 26 lainnya masuk rumah sakit.[7]
Pada 21 Januari 2025 pukul 04.44 WIB, jalur kereta api petak Gubug—Karangjati kilometer 32+5/7, sekitar 1,6 kilometer dari Stasiun Gubug, tergenang banjir setinggi 20 cm dari rel.[8] Banjir yang disebabkan oleh meluapnya Sungai Tuntang ini menggerus dan menghanyutkan tubuh baan serta batu kricak jalur kereta api hingga rel menggantung sepanjang 100 meter. Seluruh kereta api yang dijadwalkan melalui jalur ini mengalami pengalihan maupun pembatalan.[9] Pada 24 Januari pukul 03.50 WIB, jalur hulu selesai diperbaiki dan dapat dilalui oleh kereta api Harina pukul 05.06 WIB.[10] Namun pada pukul 22.25 WIB, Sungai Tuntang kembali meluap dan menyebabkan jalur kereta yang telah diperbaiki longsor.[11]
↑Officieele Reisgids der Spoor en Tramwegen en Aansluitende Automobieldiensten op Java en Madoera. Staatsspoor en Tramwegen Particuliere Spoor en Tramweg-Maatschappijen. 1931. hlm.162–163.
