神奈川県川崎市中原区小杉町1丁目・3丁目に存在する、JR東日本と東京急行電鉄(東急電鉄)の駅。
駅名に旧国名「武蔵」を伴うのは、北陸本線小杉駅との区別のためである。
2010年3月13日から横須賀線・湘南新宿ラインが乗り入れる。(以下のデータは2010年3月13日以後のもの)
東急電鉄の駅番号は、東横線が「TY11」、目黒線が「MG11」である。
南武線の前身である南武鉄道は1927年11月1日、現在の武蔵小杉駅の位置にグラウンド前駅、そこから0.4km立川方(府中街道交点)に武蔵小杉駅を同時に開業させた。グラウンド前という駅名は、駅北側に第一生命のグラウンドがあったことに由来する。
1944年4月1日に南武鉄道が国有化されると同時にグラウンド前駅が武蔵小杉駅に改称され、旧武蔵小杉駅は廃止された。
■ 外房線直通(千葉経由)…(至・蘇我駅 大網駅 茂原駅 上総一ノ宮駅 )
■ 内房線直通(千葉経由)…(至・五井駅 木更津駅 君津駅 上総湊駅 館山駅 )
■ 総武本線直通(千葉経由)…(至・佐倉駅 成東駅 )
■ 成田線直通(千葉経由)…(至・佐倉駅 成田駅 成田空港駅 佐原駅 )
特急、通勤特急、急行、各駅停車が停車。
東横線の開業は1926年であるが、東横線武蔵小杉駅の開業は1945年6月16日である。
それ以前は南武線武蔵小杉駅(グラウンド前駅)との乗り換えは、新丸子駅(1926年開設)または工業都市駅(現駅南側の府中街道との交点に1939年開設、1953年廃止)によっていた。
南武線沿線から山手線沿線へ向かう場合、横須賀線・湘南新宿ラインの開通前はJRだけで行くより、この駅から渋谷まで東横線を利用するのが便利な場合があった。
そのため、南武線の一部の駅と山手線内各駅の間では、東横線経由の通過連絡乗車券(中間に連絡会社線を挟む形式の連絡乗車券。JRの運賃は前後のJR線営業キロを通算して計算される)が発売されていた。
東横線特急停車駅のなかで唯一優等列車と各駅停車との連絡が行われない(東横線のホームが上下ひとつずつしかない)ため、元住吉駅や新丸子駅で降りる人にとっては若干不便か。
2000年8月6日、東横線田園調布駅−武蔵小杉駅間の複々線が開業。従来の東横線の列車は外側線を走行し、内側線には旧目蒲線の目黒方面に直通する目黒線の列車が走ることになった。
2000年9月26日からは目黒線が営団地下鉄南北線・都営三田線との直通運転を開始したため、現在は浦和美園駅(埼玉高速鉄道)や西高島平駅(都営三田線)から武蔵小杉駅行の列車が運転されている。
2006年9月25日からは急行運転を開始。2008年6月22日に日吉駅まで延伸した。