美濃赤坂線の始発駅で東海道本線の駅でもある大垣駅は全3面7線の構造である。内訳は単式ホーム1面1線(1番線)と島式ホーム2面4線(2番線と4番線と5番線と7番線)と4番線ホームの西側にある切欠きホーム1面1線(3番線)と5番線の東側にある切欠きホーム1面1線(6番線)からなる。このうち2番線と4番線が東海道本線の本線で6番線は樽見鉄道線、他は副本線となっている。
美濃赤坂線は3番線から発着しているが、かつて存在した美濃赤坂線直通列車は2番線や4番線等から発着していた。
養老鉄道は頭端式ホーム1面2線となっており、独立した駅舎を持っている。2番線に限り全線直通が可能だが、現在は全列車が大垣駅で折り返している。