山形木の実町は仙急山形本線と蔵王線の終点としてターミナル駅としての機能を果たしている。7面6線という大きなターミナルであり、それぞれ降車用ホームと乗車用ホームに分かれている。これほどまでに豪華な駅構造になったのは仙台側の旧ターミナルであった長町駅や一番町駅では貧弱なターミナルしか作れなかったがために山形側のターミナルを豪華にしたとの記録が残っている。建設当初は改札と集札を別ける必要がありそれぞれ別の階に設置した。現在でも折り返し乗車防止のために改札はホームのある3階に、集札階は2階に設置してある。
現在の駅舎は3代目である。ホーム全体が駅ビルと一体化した建物になっており、駅ビルは仙急Capita山形木の実町として運営されれている。
当駅から新山駅までは山形管区であり、当駅は管区管理駅である。なお山形管区管轄長在籍駅であることから駅長と管区長がそれぞれいる拠点駅である。