2009年2月，沪昆高速铁路沪杭段动工，途经桐乡并设站。2010年7月，桐乡站开始铺轨；10月26日，随着沪昆高速铁路沪杭段开通运营，桐乡站投入使用 。2019年11月20日起，桐乡站启用了电子客票，购买“G、D”字头列车车票的乘客无须再到现场取票，凭购票时所使用的乘车人有效身份证件原件即可乘车。截至2010年10月，桐乡站设有自助售票机。桐乡站采取先候后检的候车组织方式，开车前5分钟停止检票。