长沙火车站的运营时间分为两个方向，从梅溪湖西至光达方向的首班车为6：30，末班车为23：29；从光达至梅溪湖西方向的首班车为6：34，末班车为23：19。2号线在长沙火车站不仅提供换乘3号线或长株潭城际铁路的服务，还设有多个换乘站点，包括溁湾镇站、五一广场站、迎宾路口站、袁家岭站、锦泰广场站、万家丽广场站、人民东路站、沙湾公园站、长沙火车南站以及光达站。溁湾镇站与4号线相连，五一广场站与1号线相通，迎宾路口站可换乘6号线，袁家岭站则是7号线的换乘站。长沙火车站同样提供3号线和长株潭城际铁路的换乘服务，锦泰广场站则支持长株潭城际铁路换乘。