新庄駅の鉄道運行における最大の特徴は、山形新幹線つばさの終着駅としての機能と、奥羽本線（山形方面・秋田方面）、陸羽東線（鳴子温泉・小牛田方面）、陸羽西線（余目・酒田方面）が交差する結節点である点です。
山形新幹線から各在来線への乗り換えにおいて、新庄駅の時刻表は基本的に接続を考慮したダイヤ編成が組まれています。しかし、奥羽本線は新庄駅を境に南側が標準軌（新幹線と同じ1,435mm）、北側の湯沢・横手・秋田方面が狭軌（1,067mm）とレール幅が分断されているため、直通運転は行われません。秋田方面へ向かう場合は、必ず新庄駅での乗り換えが発生します。
また、日本海側を結ぶ陸羽西線に関しては、国土交通省による国道47号高屋道路のトンネル工事に伴い、長期間にわたるバス代行輸送が継続されています。代行バスの乗降場所は新庄駅東口ロータリーに設置されており、列車運行時と比べて所要時間や発着時刻に変動が生じるため、庄内地方（酒田・鶴岡方面）へ抜ける旅程を組む際は最新の運行情報を確認した上で余裕を持った行動が求められます。
