תרשים סכמטי של המתווה המתוכנן לתחנת ירושלים מלחה
תחנת ירושלים מלחה תכלול בשלב הראשון שני רציפי אי באורך של 250 מטר כל-אחד. המבנה העיקרי של התחנה יייבנה מעל לרציפים ויקשר בין שני רציפיה לבין כניסת הנוסעים אליה. בסמוך לתחנה ייסלל מגרש חנייה של כ-500 מקומות חנייה ויופעלו מסוף אוטובוסים ותחנת מוניות. בעתיד מתוכננת הקמת מרכז מסחרי במקום, ובצמוד לו גם תחנה של אחד מקווי הרכבת הקלה המתוכננים בעיר. בניין התחנה ממוקם בקילומטר 81.3 של המסילה, ומתחם התחנה כולו משתרע בין ק"מ 80.6 ל-ק"מ 82.5 לערך (כשני קילומטרים בסך הכל).
בתחילה נבנית התחנה כתחנת נוסעים בלבד, אולם לפי תוכניות הרכבת, תורחב התחנה בעתיד הקרוב ותכלול גם מסוף מטענים (לצורך הרחבה זו ייסללו המסילות המסומנות בתרשים בירוק). כפי שניתן לראות בתרשים, בקצה המזרחי של התחנה ייעשה שימוש במסוט הצטלבות כפול (Double Slip Crossing) המאפשר קישור מלא בין שלושה קווים מקבילים בשטח מזערי. עד כה השתדלההרכבת להמנע משימוש במתקנים מעין אלו בגלל מורכבותם ועלותם הגבוהות יחסית, שהובילו גם לעלויות תחזוקה גבוהות ואמינות נמוכה.
למעלה ולמטה - הדמיות בניין התחנה הראשי של תחנת ירושלים מלחה
צילום שלט ההדמייה למטה - אביתר רייטר - 4 בפברואר 2004
התחנה החדשה ממוקמת בסמיכות מיידית לאצטדיון הכדורגל 'טדי', קניון ירושלים ('קניון מלחה') ושכונת מנחת, ונמצאת במרחק קצר מגן החיות התנ"כי, ממנו צולמו התמונות ברצף הבא:
אוגוסט 1997 - שלוש שנים לפני תחילת העבודות, בתקופה בה עדיין היה הקו פעיל
צילום (תמונה זו והשתיים הבאות): לב מזיבובסקי
24 ביולי 2003 - זמן קצר לאחר תחילת העבודות באתר התחנה, ניתן עדיין להבחין בבירור בתוואי המסילה המקורי
11 בינואר 2004 - הנחת יסודות הרציפים ומבני התחנה הושלמה
22 בפברואר 2004 - שלד המבנה של קומת הרציפים קרוב להשלמה ורצפת הקומה השנייה כבר קיימת
צילום: אביתר רייטר
11 באפריל 2004 - עבודות הקמת הקומה השנייה של שלד בניין התחנה נמצאות בעיצומן וממערב לבניין מוקמים יסודות הרציף הצפוני.
צילום: ציפי אורלן
17 במאי 2004 - הקמת בניין התחנה הראשי הגיעה לשלב יציקת הגג, ועל בניין השליטה והבקרה כבר הופיע חלק מחיפוי האבן. גם שלדי הרציפים נראים שלמים, אבל עדיין ללא רצפת הרציף.
צילום: אביתר רייטר
3 באוקטובר 2004 - מבנה בניין התחנה הראשי הושלם, וגם הרציפים כבר נראים לכל אורכם. בבניין השליטה והבקרה גם הושלם גימור האבן החיצוני, אולם העבודות על בניין הכניסה לתחנה והחנייה לא התחילו בגלל העדר אישורים תכנוניים מתאימים.
צילום: לב מזיבובסקי