Станция открыта 1 июня1958 года в составе второй очереди метрополитена «Площадь Восстания» — «Площадь Ленина». Название связано с расположением первого наземного вестибюля.
4 августа 1962 года открыт второй выход на поверхность в сквере на Боткинской улице, выполненный по проекту того же архитектора при участии Ю. Н. Козлова и инженера Е. А. Эрганова. Вестибюль в плане имеет полукруглую форму. Пассажирам нужно обойти наклонный ход эскалатора, чтобы выйти или войти в метро с улицы. На сходе с эскалатора пассажиры видят перед собой стену с окнами из рифлёного стекла. Снаружи фасад вестибюля выделяется большими окнами-витринами.
После замены названия (удаления из названия станции строки «имени Ленина») на фасад вестибюля повесили буквы, по виду напоминающие пластмассовые. До 2004 года над входом и выходом уходили вверх два козырька, но из-за произошедшей в 1999 году трагедии на «Сенной площади» они были демонтированы.
В 2006 году оборудовано место для касс в вестибюле Финляндского вокзала. Вестибюль украшают оригинальные светильники.
Оба выхода снабжены тремя эскалаторами. На «Площади Ленина», как и на «Чернышевской», установлены одинаковые, самые высокие в мире на момент открытия эскалаторы (высота подъёма 65,8 метров, длина наклонной части 131,6 метров, 755 ступеней, каждый поручень — петля длиной 290 метров). Балюстрады эскалаторов сохранили оригинальные бордовые панели и светильники.
«Площадь Ленина» — пилонная станция глубокого заложения (глубина 71 м). Является одной из самых глубоких в Петербургском метрополитене. Подземный зал выполнен по проекту архитектора А. К. Андреева.
Так же, как и станция «Чернышевская», «Площадь Ленина» строилась в период борьбы с архитектурными излишествами. Однако благодаря тому, что вестибюль станции предусматривалось встроить в новое здание Финляндского вокзала, являвшемся крупным пассажирским узлом пригородного сообщения, все три нефа станции выполнены в тоннелях увеличенного диаметра — 9,5 м (у «Чернышевской» тоннели имеют диаметр 8,5 м). Оформление станции выдержано в контрастных красно-белых тонах.
На всей станции применено закарнизное освещение.
Карнизы расположены на высоте около двух метров, практически на уровне взгляда пассажиров. В 2006 году освещение станции было заменено с ртутных ламп на натриевые. С одной стороны станция стала выглядеть светлее, а с другой полностью поменялась цветовая палитра. По состоянию на лето 2007 года освещение было разноцветным: проходы между пилонами освещались белыми лампами, а станционные залы — жёлтыми. С 2021 года вся станция освещается белыми светодиодными лампами.
В ноябре 2019 года в наклонном ходе, ведущем на Финляндский вокзал, началась замена исторических светильников-«факелов» на «факелы»—новоделы. Это вызвало общественный резонанс в интернете, тем не менее замена была проведена[5][6].
Путевые стены перронных залов облицованы плиткой двух цветов: снизу — чёрного, сверху — белого; на дверях путевых стен установлены декоративные решётки с надписью «1958» (по году открытия станции). Поверх плитки пущен деревянный карниз, покрашенный шаровой краской.
Стены оформлены мрамором, на них расположены горизонтальные светильники закарнизного освещения. На пилонах лампы расположены непосредственно за карнизами. Пол перронов — гранитный.
Укороченный центральный зал станции находится между двумя арками гермоворот, за каждой из которых расположен эскалаторный зал. По всему периметру зала используются светильники, скрытые за карнизами пилонов. Однако сразу после открытия станции в центральном зале на своде висели оригинальные люстры[7], но впоследствии они были сняты и их дальнейшая судьба неизвестна. Пол центрального зала покрыт гранитом красного цвета с серым кантом и белым обрамлением по краям.
Ввод станции позволил на длительное время соединить все железнодорожные вокзалы города одной линией метрополитена. Эта задача была поставлена ещё до войны, и её выполнение заняло более 10 лет.
Перегон к станции «Чернышевская» стал первым, пройденным под Невой. Проходка выполнялась щитовым способом, с открытым лбом забоя (то есть окружающие грунты в забое были не изолированы от тоннеля). Поэтому для выдавливания просачивающейся под руслом реки воды проходка осуществлялась с применением кессона, создающего избыточное давление в тоннеле на период строительства. Обделка тоннеля в подрусловой зоне выполнена двухслойной: наружный тоннель — диаметром 6,0/5,56 м и внутренний — диаметром 5,5/5,1 м.
За станцией находится 6-стрелочный оборотный тупик. Ранее в средних тупиках находился пункт технического обслуживания электропоездов.
3-й путь не заканчивается тупиковым упором, а продолжается дальше (путь перекрывается решётчатыми воротами), светофоры после ворот повёрнуты в обратную сторону. Путь идёт дальше к так называемому дальнему воздухозабору, он же командный пункт воздухозабора. Его вентшахта расположена во дворе здания по адресу Лесной проспект, 25. Рядом со зданием Лесной проспект, 17 корпус 3, находится труба подземной дизельной электростанции от объекта. Он предназначен для создания положительного давления и вентиляции метро в случае ядерной или химической атаки, когда будут закрыты гермозатворы, ведущие на поверхность, во избежание попадания опасных веществ в воздух метрополитена[11].
На перегоне к «Выборгской» можно видеть несколько заброшенных тоннелей, превращённых в кладовые. Это обусловлено тем, что трасса перегона изменялась 3 раза прямо во время проходки тоннелей.