Der Bahnhof Hochdorf bei Horb, wie er offiziell bezeichnet wird, ist Kreuzungsbahnhof zwischen der ursprünglichen Gäubahn Stuttgart - Eutingen - Freudenstadt und der Nagoldtalbahn Pforzheim - Calw - Nagold - Horb. 511 Meter über dem Meeresspiegel gelegen, stellt er für die Nagoldtalbahn den wohl höchsten Punkt ihres Verlaufes dar, die Gäubahn hingegen wird bis zum Hauptbahnhof Freudenstadt noch bis auf 664 Meter über dem Meer ansteigen.

Dank der Lage auf der Hochfläche des Schlehen- und Heckengäus, bietet sich vom Bahnhof Hochdorf aus ein hervoragender Ausblick auf die westlichen Ausläufer der schwäbischen Alb und auf die heute als Gäubahn bezeichnete zweigleisige Hauptbahn nach Horb (und weiter nach Singen am Hohentwiel) auf der gegenüberliegenden Talseite. In Richtung Freudenstadt verläuft die Strecke ab der Bahnhofsausfahrt durch ein dichtes Waldgebiet. Gen Eutingen dagegen geht es weiter über die spärlich bewaldete Hochfläche, die vorwiegend landwirtschaftlich genutzt wird. Das Planum der Strecke ist recht breit, wenn auch zugewachsen, da die Bahn zwischen Hochdorf und Eutingen ursprünglich zweigleisig angelegt war und auch betrieben wurde.

In Richtung Nagold fällt die Strecke nach der Ausfahrt aus dem Bahnhof im Verhältnis 1:120 ab und es schließt sich der Hochdorfer Tunnel an. 1.553 Meter lang und 6,10 Meter hoch, war der Tunnels einstmals der längste Bergdurchstich in der Bahndirektion Stuttgart. Erst mit dem Bau der Schnellfahrstrecke Mannheim - Stuttgart wurde die Länge übertroffen.

Die Anlagen des Bahnhofes erstrecken sich auf einer Länge von 711 Metern und sind vor dem Empfangsgebäude etwa 90 Meter breit. Das Empfangsgebäude mit zugehörigem Hausbahnsteig befindet sich nördlich der Gleise. Der Gleisplan selbst wurde im Laufe der Jahre mehrfach überarbeitet und vereinfacht. Letztmals im Herbst 2005, als eine erneuter Radikaler Umbau vorgenommen wurde, den nur zwei in Betrieb befindliche Gleise überstehen sollten.

Waren vor diesem Umbau noch drei Gleise vorhanden, so wurden im Zuge der Baumaßnahmen das Gleis 1 außer Betrieb gesetzt und damit der Hausbahnsteig seines Gleisanschlusses beraubt. Der Inselbahnsteig mit den ihn einschließenden Gleisen 2 und 3 verblieb. Neu geschaffen wurde am westlichen Bahnhofskopf eine Schienenkreuzung, über die beide Bahnsteiggleise jeweils von Freudenstadt und aus dem Nagoldtal erreichbar sind.