Der Bahnhof liegt südwestlich der Herzberger Innenstadt direkt an der Landesstraße L 530; in etwa einem Kilometer Entfernung liegen die Bundesstraßen 243 und 27. Im Westen des Bahnhofs befindet sich der Stadtteil Aue, im Norden der Stadtteil Kastanienplatz. Im Südwesten werden die Gleisanlagen durch den Häxgraben begrenzt.
Die Südharzstrecke wird seit 2009 im Stundentakt Northeim–Nordhausen und zurück befahren, von Northeim alle zwei Stunden bis und ab Göttingen sowie alle zwei Stunden bis und ab Bodenfelde. Die Westharzstrecke wird heute von Braunschweig über Salzgitter und Seesen nach Herzberg überwiegend im Stundentakt befahren, sonntags zweistündig. Es halten werktags rund 63 Regionalbahn-Züge in Herzberg.
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