L’arrivée de la nouvelle LGV Bretagne en 2017 mettra Rennes à seulement 1 heure 27 de Paris. Pour faire face à cet événement, et à la venue d’une seconde ligne de métro en gare, le BV historique de 1857, modifié en profondeur en 1992, est à nouveau en pleine restructuration, pour ne pas dire reconstruction.
Rennes a attendu 1857 pour être reliée à Paris par le chemin de fer. La Compagnie de l’Ouest ouvre alors la première section d’une radiale vers Brest via Le Mans. La capitale bretonne est un carrefour ferroviaire qui (en plus de Brest) dessert également Saint-Malo, Redon et Quimper, Châteaubriant et Nantes. Cette position stratégique lui donne une place incontournable à l’heure du développement de la grande vitesse. La construction de la ligne de TGV Atlantique en 1989, qui relie Paris au Mans, met Rennes à 2 heures 05 de Paris. Cette nouvelle géographie impose de modifier les installations de la gare primitive pour faire face à l’important trafic attendu. Pour étendre la surface de la gare, on construit une dalle au-dessus des voies qui modifie les flux de circulation.
Ces nouveaux espaces permettent également d’assurer la jonction entre le parvis nord de la gare face à la ville historique et les quartiers sud, qui jusqu’alors lui tournaient le dos. Le BV d’origine est partiellement conservé à l’image des arcades, tandis que la façade est totalement remaniée. C’est côté nord que le changement est le plus important, avec un accès totalement repensé. Une imposante verrière inclinée à 45° prend appui sur deux piliers de granit abritant un escalier monumental qui permet d’accéder à de nouveaux espaces créés au-dessus des voies. Le hall voyageurs, complété de lieux de vente et de commerces, ouvre directement l’accès aux trains par des escaliers. En complément, la gare se dote de part et d’autre de l’entrée nord d’un espace affaires de 1 900 m2. Cette nouvelle configuration réserve également les emprises de la station du métro VAL, dont la mise en service interviendra en 2002. Les travaux de la gare, commencés en 1989 à l’ouverture de la LGV, s’achèvent au début de 1992. Les équipements mis en service permettent d’assurer alors un trafic de 10 millions de voyageurs par an.