La estación de Segovia-Guiomar está situada a 7 kilómetros del centro de la ciudad de Segovia, en las inmediaciones del polígono industrial de Hontoria. En sus inmediaciones confluyen la carretera de circunvalación de la ciudad SG-20 y la autopista de peaje AP-61, que garantizan el acceso.
Cuando se inauguró la estación y la Línea de Alta Velocidad Madrid-Segovia-Valladolid, el 22 de diciembre de 2007, Segovia recuperó las conexiones ferroviarias por el norte, perdidas en 1993 tras el cierre de la línea entre Segovia y Medina del Campo. Los servicios prestados en Segovia-Guiomar sólo son de alta velocidad. Los servicios de red convencional se prestan en la estación ubicada en el centro urbano de Segovia, aunque sólo con dirección a Madrid.
Al poco de salir por la boca norte del largo túnel de Guadarrama se llega a la estación, desde donde se divisa perfectamente la vertiente norte de la sierra de Guadarrama.
El edificio de viajeros, de aproximadamente 5.100 m2 de superficie, se encuentra a una cota superior a las vías (a modo de puente) aprovechando la topografía del terreno.
El espacio se distribuye en torno a un amplío vestíbulo de triple altura en cuyo alrededor, se desarrollan las demás dependencias. Los principales materiales escogidos para los acabados son piedra caliza, aluminio y vidrio.
La estación posee 6 vías de las cuales 2 son pasantes. En otras estaciones de alta velocidad estas vías pasantes se suelen ubicar en el centro, en cambio aquí están en los laterales.
