Cuenta con servicios de Media Distancia operados por Renfe.

[4]​ El primero de los tramos era un paso más del trazado entre Madrid y la frontera francesa por Irún y Hendaya, que meses después (el 25 de noviembre) se prolongaría hasta Burgos, mientras que la prolongación hacia Alar del Rey buscaba enlazar con la línea Alar-Santander uniendo Madrid con el Cantábrico y sentando las bases de futuras prolongaciones hacia el noroeste de España, dando lugar así a un importante nudo ferroviario.

Posteriormente hubo dos intentos de trasladar este nudo ferroviario a la capital palentina: en 1873 y en 1908.

Las obras supusieron también nuevas infraestructuras y una modernización de los andenes, pasos subterráneos, catenarias e instalaciones eléctricas y de seguridad.

[9]​ Sin embargo, Fomento decidió finalmente reducir la superestructura de las líneas que faltaban por terminar, con lo cual la proyectada estación con dos vías principales y otras dos junto a los andenes quedó reducida a las dos vías generales de paso, motivo por el cual los trenes no podrán parar mientras no se construya alguna vía junto a los andenes, lo que no está previsto en esta obra.

Estas dos vías se desdoblan en otras dos hacia Palencia al norte de la población.

Venta de Baños está también conectada con País Vasco, Cantabria, Asturias y Madrid-Príncipe Pío todo mediante regionales o servicios MD.