In den 1990er Jahren wurde aber immer deutlicher, dass der Dortmunder Hauptbahnhof seinen Anforderungen nicht mehr gerecht wird. Der Personentunnel war zu eng, die Deckenabhängung zu tief und zu unansehnlich. Viele der Bahnsteige waren nicht barrierefrei zu erreichen und Kofferbänder funktionierten nicht mehr.
Lange Zeit konnten sich die Stadt und die Bundesbahn mit wechselnden Partnern nicht auf ein angemessenes Konzept der Bahnhofssanierung einigen. Während die Bahn vor allem auch verkehrstechnische Aspekte betonte, war der Stadt der stadtplanerische Aspekt besonders wichtig.
Im Jahr 1998 wurde die Idee des sog. Ufos als Bahnhofsüberbauung geboren. 80.000 m2 Nutzfläche sollten die Menschen zum Einkaufen und zur Freizeitnutzung animieren. Das Projekt sollte für 850 Mio. DM realisiert werden. Schon 2001 wurde deutlich, dass die Pläne nicht umsetzbar waren.
Mit einem portugiesischen Investor als neuem Partner wurde nun die Idee des „3do“ geboren (Abb. 1). 36.000 m2 Einzelhandel und 26.500 m2 Freizeitnutzungsflächen wurden geplant. Es ging um eine Investitionssumme von 600 Mio. €. Die Stadt verband mit diesem Projekt die Idee, die City mit der Nordstadt zu verbinden. Dieser problembeladene Stadtteil sollte durch eine bessere Anbindung an die City aufgewertet werden.
Gewarnt wurde von vielen Seiten vor dem riesigen Angebot an Verkaufsflächen, das vor allem der innerstädtischen Haupteinkaufsstraße "Westenhellweg" Kaufkraft abziehen würde. Im Februar 2007 gab die Bahn bekannt, dass der portugiesische Investor den vorbereiteten Vertrag nicht unterschreiben werde.
Nun waren die Stadt Dortmund und die Deutsche Bahn wieder auf sich angewiesen. Das Investitionsdefizit im Dortmunder Bahnhof wurde immer deutlicher und der Handlungsdruck wuchs.
Die Stadt und die Deutsche Bahn einigten sich in der Folge darauf, den Bahnhof in zwei Bauabschnitten zu renovieren. In einer ersten Bauphase sollten vor allem das Empfangsgebäude renoviert und die dazu gehörenden Betriebsflächen entkernt werden.
In einem zweiten Bauabschnitt, der 2014 beginnen soll, wird dann der Bahnsteigbereich erneuert. Im Zuge dieser Umbauarbeiten soll auch der östliche Bahnhofstunnel mit Zugang zur Stadtbahn neu gestaltet werden. Zeitgleich soll zudem die Anbindung des Rhein-Ruhr-Express (RRX), der Schnellverbindung zwischen Dortmund und Köln, erfolgen (s. Beitrag Hübschen).
Auf diese Pläne der Bahn ist die Stadt Dortmund auch mit einem weiteren Projekt angewiesen. Die Stadtbahn unterquert den Hauptbahnhof mit vier Stadtbahnlinien, die aufgrund der großen Nachfrage erweitert werden müssen. Die Anbindungen an den Regional- und Fernverkehr müssen verbessert werden. Diese Baumaßnahmen sollen im Jahr 2013 beginnen.