Bár a Nyugati pályaudvar a II. világháborúban és az '56-os forradalom és szabadságharc idején nem szenvedett olyan mértékű károkat, mint a Keleti vagy a Déli pályaudvar, a közel 100 éves acélszerkezetek felújítása az 1970-es évekre időszerűvé vált. Az elemek rozsdásodása olyan mértékű volt, hogy 1975-ben elbontották a nagycsarnok tetőhéjazatát, így mentesítve a szerkezetet a téli havazás további terhelésétől, a tetőzettől megfosztott épületrészt pedig ideiglenes védőtetővel látták el. Az 1952 óta műemléki oltalom alatt álló épület teljes bontásának ötlete olyan ellenállásba ütközött, hogy a MÁV 1975-ben elvetette azt, s a műemléki értékeket szem előtt tartó részleges felújítást választotta. A statikai terveket az UVATERV Kékedy Pál vezette tervezőcsoportja készítette el, az építészeti műemléki helyreállítás feladatát pedig a Budapesti Műszaki Egyetem Lakóépülettervezési Tanszéke - Kathy Imre építészt, építészettörténettel foglalkozó szakírót megbízva - vállalta. Az előző években életveszélyesnek nyilvánított tetőszerkezet korrodálódott elemeinek egy részéről az állványon végzett részletes vizsgálatok során derült ki, hogy megerősítéssel felújíthatók, így tovább csökkent a cserélendő eredeti részletek száma. Ugyan a legfontosabb munka a vágánycsarnok vázszerkezetének tatarozása volt, Kathy Imre 1976-ban felkérést kapott az egész épület külső-belső rekonstrukciós terveinek elkészítésére. Ugyanebben az évben a kivitelezés előkészítése megtorpant, mivel a statikai tervezés felvetette azt az opciót, hogy az eredeti szerkezet helyett teljesen újat lehetne tervezni, ami csupán fő formáiban követi az eredetit. Már a rajzokon is látni lehetett, hogy az új szerkezet zömökebb, rosszabb arányú lesz, mint a XIX. századi előképe, s míg ezt a lehetőséget Kathyék konzekvensen elutasították, az UVATERV alkalmazottai egyre inkább ezt a megoldást pártolták. A MÁV megoldási kísérletként tetőszerkezetre vonatkozó tervpályázatot hirdetett, melynek felhívása teret adott a műemléki jelleget figyelembe vevő és a teljesen új szerkezettel számoló felvetéseknek is. Friss ötleteket vártak a probléma megoldására. Végül a két 1975-ben felkért tervezőcsoport közös pályaműve nyert, és a munkák továbbra is a megtartható eredeti részletek konzerválásával folytatódtak. A rekonstrukció során visszaépítették az 1935-ben felszámolt felülvilágító sávot, ám a szegecselt kivitelezésről le kellett mondani, mivel az addigra már "kikopott" a magyar iparból. Az újonnan gyártott elemek - mint például a rácsos szelemenek - hegesztett idomacélból készültek. A munka során a pályaudvar tovább fogadta a vonatokat, csupán a peront és a gyalogosforgalmat helyezték az építkezéstől távolabb. A legtöbb irodát és kiszolgáló helyiséget nem tudták áttelepíteni másik épületbe, így az állomás napi rutinja az építkezés mellett folyt. Bár a tetőszerkezetet kicserélték az ötödik ötéves terv ideje alatt, a többi csarnok és a homlokzatok felújítása, a földalatti terek kiépítése, a tetőrekonstrukcióval párhuzamosan futó Marx tér - mai Nyugati tér - rendezése, valamint a hármas metró állomásának kialakítása és a pályaudvarral való összekötése már a következő tervciklusra maradtak.