El complejo de la Estación Internacional se alza en el estrecho valle de Los Arañones, situado al norte del pueblo de Canfranc, en el cual se construyó una explanada artificial para albergar la estación. Se trata de una zona que, aunque enclavada en territorio español, forma parte de un "tramo internacional" cogestionado por ambos países, que se extendía desde Los Arañones hasta la estación francesa de les Forges d’Abel.

La construcción de la explanada, que se realizó fundamentalmente mediante materiales extraídos durante la construcción del túnel, fue acompañada de otras obras como el encauzamiento de barrancos, la construcción de atarjeas, el desvío del cauce del río, aterrazamientos de las laderas y reforestación.

El edificio principal de la estación, proyectado de forma longitudinal, es una fábrica de ladrillo y piedra a base de muros de carga y forjados metálicos. El conjunto está formado por siete piezas totalmente independientes, que se disponen a partir del edificio central de viajeros, que marca el eje del conjunto mediante su cúpula. En cada uno de los bloques se disponen los distintos servicios: hall central, aduanas, servicios del ferrocarril, oficinas hotel y restaurante, viviendas, etc. Todo ello se sitúa encima de una plataforma, que configura los andenes, rodeada por una marquesina de protección. La conexión entre los distintos bloques que componen el edificio se realiza a través de estos andenes.

Arquitectónicamente, destaca la fachada principal, orientada al oeste, compuesta de manera simétrica, con un torreón central y dos en los extremos. La planta baja presenta un paramento a modo de almohadillado. La primera se ordena con grandes ventanas flanqueadas por pequeñas columnas y rematadas con dinteles. La planta segunda, bajo la cubierta amansardada de pizarra, con pequeñas ventanas, está rematada con elementos decorativos clasicistas de influencia francesa: molduras y pilastras rematadas con pirámides truncadas, sobre una cornisa decorada con triglifos y metopas. Toda la fachada está realizada con muros de hormigón, vertido en encofrados de madera, sobre el que se adosaron todos los elementos decorativos.

Un largo andén se sitúa ante esta fachada a modo de pórtico, con columnas de fundición que sostienen la marquesina metálica.

En la fachada destaca la puerta central, que da acceso al vestíbulo principal, iluminado con grandes vidrieras laterales y, originalmente, con un lucernario cenital. Situado bajo la cúpula central, el vestíbulo está decorada con pilastras adosadas, capiteles y molduras de escayola. También es de interés el restaurante del hotel Internacional, con parecida decoración clasicista de pilastras adosadas, ménsulas, capiteles y una acertada escalera para el acceso a las habitaciones iluminada por una claraboya central.