København Syd station er udbygget over flere omgange, anlagt på en del af den tidligere Godsbanering. Oprindeligt blev stationen navngivet Ny Ellebjerg og åbnet i 2006, med forbindelse mellem Ringbanen og Køge Bugt-banen. Senere blev tillige indrettet perroner for "Ny bane" mellem København H-Køge Nord-Ringsted. I 2020 blev stationen endvidere endestation for metrolinje M4. Senest er der indrettet perroner for Øresundsbanen, så man derved kan køre direkte mod Sverige, uden om Københavns Hovedbanegård.
Fra december 2023 blev stationen omdøbt til København Syd, som en del af en strategi om at gøre stationen til et knudepunkt for kollektiv trafik for hele København, blandt andet i form af internationale tog.
På billedet fra sommeren 2026 ses det åbne, såkaldte concourseområde, som ved hjælp af trapper og elevatorer forbinder trafikformerne. Et centralt arkitektonisk element for stationen er de røde teglsten, som er karakteristiske for hele det omkringliggende Valby-område, og derfor forankrer stationen visuelt til lokalområdet.