Eind jaren ’60 van de negentiende eeuw laten de Staatsspoorwegen een geheel nieuw standaardontwerp voor stationsgebouwen van de derde klasse ontwerpen. De gebouwen zijn opnieuw symmetrisch met een hoog middendeel en lage zijvleugels. De hoeken van het naar voren staande middendeel zijn afgeschuind. Het nieuwe ontwerp is rijker versierd dan het oude. De tien stationsgebouwen van het type komen langs de staatslijnen in Noord-Holland en de noordelijke provincies. De Staatsspoorwegen nemen het station van Heerenveen in januari 1868 tegelijkertijd met het baanvak Meppel – Heerenveen van Staatslijn A in gebruik.
In de loop der jaren is het stationscomplex uitgebreid met voorzieningen voor het goederenvervoer en gebouwen van de NTM. Het stationsgebouw behoudt nagenoeg de originele vorm.
In 1983 neemt NS 300 meter ten zuiden van het oude stationsgebouw het nieuwe langgerekte stationscomplex rondom het nieuwe ruime stationsplein in gebruik. De nieuwbouw komt gedeeltelijk boven de nieuwe fiets- en voetgangerstunnel die verschillende nieuwbouwwijken met het centrum verbindt. Door de nieuwe situering is de toegang tot het eilandperron van de noordzijde naar de zuidzijde verplaatst. Het nieuwe stationscomplex bestaat uit verschillende lage gebouwen die grotendeels in glas en rode baksteen zijn uitgevoerd. In het midden komt het stationsgebouw met onder andere de loketten, een restauratie en enkele winkels. Aan de linkerzijde komt het busstation met op het busperron enkele wacht- en dienstruimtes en een informatieloket. Aan de rechterzijde komt parallel aan het spoor een fietsenstalling die vrijwel geheel uit baksteen is opgetrokken. Het voetgangersgebied en het busstation zijn overdekt met een opvallende lange blauwe kap die op twee plekken is onderbroken door halfronde gewelven, een verwijzing naar de 19e-eeuwse stationskappen. Achter het linker tonggewelf ligt de entree naar de stationsrestauratie. Achter het rechter tonggewelf, dat zich recht boven de nieuwe tunnel bevindt, ligt het overpad naar het perron. Een jaar na de opening van het nieuwe station is het oude stationsgebouw gesloopt. Hierbij verdwijnt ook de tweedehands perronkap uit Kerkrade.
In de loop der jaren is de markante gevel van het stationsgebouw regelmatig aangepast. De fietsenstalling is in 2008 gesloopt om plaats te maken voor een 14 verdiepingen tellende woontoren. Op de begane grond van het complex komt een nieuwe fietsenstalling en een bloemenwinkel. In 2024 verdwijnt het busstation dat deel uitmaakt van het stationscomplex.
Op de foto boven dit artikel een deel van de lange voorgevel van station Heerenveen op 7 juni 2014.
In 1934 komt ruim 250 kilometer ten zuiden van Heerenveen de Miljoenenlijn gereed. De spoorlijn door het Limburgse heuvelland is bestemd voor de ontsluiting van verschillende mijnbouwgebieden. Al voor de opening acht NS het vervoer van reizigers al niet meer rendabel. De inmiddels gebouwde stationsgebouwen zijn dan ook dichtgetimmerd opgeleverd. Het stationsgebouw van Kerkrade gaat aan het eind van de Tweede Wereldoorlog zelfs ongebruikt verloren. De perronkap overleeft de oorlogshandelingen en is na de oorlog ontmanteld en op het eilandperron van Heerenveen weer opgebouwd. Terwijl de reizigers hier voortaan kunnen schuilen, blijft het in 1949 alsnog in gebruik genomen station van Kerkrade zonder overkapping.
Bij de verplaatsing van de toegang van het eilandperron van de noord- naar de zuidzijde in 1983 krijgt het perron aan de zuidkant een nieuwe overkapping met daaronder een wachtruimte. De tweedehands perronkap uit Kerkrade is hierna gesloopt.