2008年4月18日，徐州东站正式开始建设。2010年12月3日，京沪高铁枣庄至蚌埠间先导段第一次联调联试和综合实验中，国产“和谐号”CRH380A新一代高速动车组从高铁徐州东站发出，标志着国产“和谐号”CRH380A新一代高速动车组正式上线。2011年6月26日，徐州东站正式投入使用，标志着徐州正式迈进高铁时代。2015年11月，徐州东站东站房扩建工程即将开工。2017年12月，徐州东站新动车运用所投入使用。2019年10月14日，中国铁路上海局集团有限公司宣布，包括徐州东、观音机场、睢宁、宿迁、泗阳、淮安东、阜宁南、建湖、盐城等徐盐铁路沿线的9个车站名字正式确定。2019年11月26日，徐州东站启用电子客票。2019年12月16日，徐盐铁路开通运营，徐州东站为该线路的起点站。