大武站位於大武乡大武村，因为铁路与大武市区有段距离，所以车站也离市区较远。
大武车站因铁路的高程比联外道路高，所以月台层位於2楼，旅客大厅则在1楼。另外，与其他车站将旅客大厅设置在车站中央相较，大武车站的旅客大厅位於建筑的侧边，且大门的开口及进出动线与铁路平行，是台铁车站较少见的配置。
车站站房造形特殊，主要是白、黄2种颜色为主，梯间以半弧造形及毛玻璃组成。身为南回的大站之一，站前广场有加以绿美化，没有像南回线其他车站般荒凉。
昔日的大武，在南回铁路通车前，是公路局的中途休息站。从大武车站的连外道路和台9线交接的地方，是以前台湾汽车客运的旧站场，腹地颇大，看得出来昔日的风光，现在的它只能任凭凋零了。