鐵道局副局長劉雲生指出，全新的地下車站不只在空間設計上融入臺南歷史文化元素，更整合軌道、機電及行車安全技術，從軌道工程、行車控制、中央監控到隧道通風系統，共同支撐地下車站安全、穩定運轉。
鐵道局南部工程分局說明，臺南地下車站軌道工程採用無道碴軌道Top Down工法，為臺鐵系統首例。道岔區並設置無道碴道岔減振抑噪系統，透過道床彈性機制與列車懸吊系統整合，調整軌道系統勁度，控制垂向自然頻率在25Hz以下，以降低軌道系統與列車間的共振效應，提升列車通過道岔時的乘車舒適度。
在行車系統方面，行車控制室配置號誌行車單元、控制盤（CVDU）、列車資訊顯示系統（TID）、電車線送斷電控制開關、全站CCTV，以及行車調度有線、無線電話等設備，調度人員可即時掌握列車位置、軌道及轉轍器狀態，並依運轉情形進行列車調度及相關應變作業。
中央監控室則整合臺南地下化隧道及車站的中央監控系統，監控範圍包括隧道通風、電力、門禁、照明、火警、電梯及電扶梯等設備，並透過CCTV掌握車站大廳、月台及地下隧道影像。發生設備異常或緊急狀況時，可依系統設定進行警示及相關設備控制。
除了行車與設備監控，地下車站的通訊也有專屬的「神經中樞」。電訊機房配置鐵路電話交換機、臺鐵網路通訊骨幹傳輸、光纖監測及行車調度無線電轉播站（基地臺）等設備，維持車站有線、無線通訊及資料傳輸穩定，並透過光纖監測掌握通訊線路運作狀況。
而當地下隧道面臨緊急狀況時，隧道通風機房就是重要的安全防線。全地下化隧道共10處通風機房共配置19部隧道通風機、消音器、控制風門及供電設備，平時負責隧道空氣換氣；發生火災或煙霧事件時，則可配合中央監控室啟動緊急通風模式，排除煙霧並維持安全避難氣流，協助確保旅客逃生安全。
在旅客使用空間方面，設計融入臺南歷史文化元素，並配合現代車站功能配置旅客動線、票閘口及候車空間；月台層則呈現全新月台空間及站名牌設計，讓歷史悠久的臺南車站在鐵路地下化後，以新的空間與機能延續府城鐵道生活。
鐵道局表示，一座地下車站的運作，不只有月台上的列車進出，更仰賴地底下各項系統彼此協同，為讓民眾更了解地下車站「看不到」的建設成果，10月3、4日及10月6日安排OPEN HOUSE導覽活動，將由專業人員帶領參觀車站空間及部分核心設施，介紹軌道工程、行車控制、中央監控及隧道通風等系統。從旅客日常可見的空間，到藏在地底的安全核心，完整呈現代化鐵路運輸服務。
