In 1956 opent NS aan de spoorlijn Amsterdam – Haarlem de halte Amsterdam Sloterdijk. Met het oog op de aanleg van de ringspoorlijn om Amsterdam is de halte direct voorzien tijdelijk bedoelde bouwerken. Voor het eerst laat NS een open station zonder entreegebouw tussen stationsplein en perrons bouwen. De ingang wordt geaccentueerd door een hoge kap van glas op stalen poten. De kap biedt een droge doorgang tussen stationsplein en perrons en ook naar de aparte gebouwtjes voor de kaartverkoop en fietsenstalling.
Begin jaren ’80 wordt de railinfrastructuur aan de westzijde van Amsterdam aanzienlijk gewijzigd. De aanleg van de Schiphollijn en het verleggen van de spoorlijnen naar Haarlem en Zaandam zorgen ervoor dat de voorstadshalte Amsterdam Sloterdijk een groot spoorwegknooppunt wordt. In mei 1983 neemt NS de Hemtunnel in gebruik. Hiervoor is de spoorlijn Amsterdam – Den Helder ten westen van Amsterdam voor enkele kilometers verlegd. NS opent aan de spoorlijn, ongeveer een 700 meter ten noordenwesten van de halte Sloterdijk, het nieuwe station Amsterdam Sloterdijk Noord. De oude halte aan de lijn naar Haarlem krijgt de naam Amsterdam Sloterdijk Zuid. Twee jaar later verlegt NS de spoorlijn naar Haarlem tussen het Centraal Station de westelijke stadsgrens naar de halte Sloterdijk Noord. Het station krijgt hierbij de naam Amsterdam Sloterdijk. Gelijktijdig sluit de halte Amsterdam Sloterdijk Zuid. In 1986 zijn de Westelijke Tak van de Schiphollijn en het stationscomplex voltooid. De sporen van de Schiphollijn volgen tussen het Centraal Station en de werkplaats Zaanstraat de sporen naar Haarlem en Zaandam. Bij de werkplaats buigt de nieuwe verbinding in noordelijke richting af om bij het Sloterdijkstation loodrecht op de andere sporen uit te komen. De Schiphollijn kruist de lijnen met een viaduct dat door het station loopt. De drie perrons aan de spoorlijnen naar Zaandam en Haarlem liggen op maaiveldhoogte en zijn overdekt met een betonplaat waarop de stationshal en het stationsplein zijn gebouwd. Het complex ligt op zes meter boven het maaiveld. Vijf meter hoger loopt de spoorlijn naar Schiphol. De lijn krijgt in het Sloterdijkstation een eilandperron. Over het stationscomplex wordt een enorme vakwerkconstructie gebouwd. Hieraan zijn de glaswanden en het dak opgehangen. De Schiphollijn loopt in een ‘glazen tube’ door het station. In de transparante stationshal zijn, voornamelijk aan de zijkanten de diverse stationsfuncties ondergebracht.
In 1996 wordt het station uitgebreid. Het GVB neemt dat jaar de nieuwe ringlijn rond Amsterdam West en -Zuid in gebruik. Het tracé loopt voor een deel parallel aan de Westelijke Tak van de Schiphollijn. Bij het Sloterdijkstation ligt de lijn eveneens elf meter boven het maaiveld. Net als de spoorlijn krijgt de metrolijn dezelfde glazen omhulling als de Schiphollijn. Tussen beide lijnen is ruimte gereserveerd voor een eventuele verdubbeling van de Schiphollijn. De ruimte tussen de bestaande stationshal en de metrohalte is opgevuld met winkels.
In 2003 is de Hemboog tussen de Zaanlijn en de Schiphollijn gereed. De sporen liggen op twee viaducten van zo’n dertien meter hoog ten zuidwesten van het stationsplein. In december 2008 krijgt de verbinding een eilandperron en een eigen stationshal met enkele voorzieningen. De sporen en het perron krijgen over een lengte van 270 meter een spectaculaire glazen perronkap.