La estación Sarrià fue la estación final de la primera línea que compuso la linea Barcelona Vallès de los actuales FGC. La primera estación se inauguró en el año 1863, en aquel entonces con locomotoras de vapor y la anchura de vía ibérico. La estación actual y, en este caso, soterrada se puso en servicio en el año 1974 pero inaugurada en el 1976. Consta de cuatro vías y tres andenes centrales entre ellas. Las dos vías de la izquierda corresponden a las de la línea L6 por el ramal de Reina Elisenda mientras que las dos de la derecha son para la línea del Vallès con destino Terrassa y Sabadell. La estación tiene un total de tres accesos, que se unen en un vestíbulo donde encontramos las máquinas de venta de billetes, las puertas de control de acceso a los andenes y un gran número de dependencias de FGC.

Hasta finales del año 2004 acogía los antiguos talleres y el depósito de la red. Y hasta el año 2008, en esta estación se encontraba el centro de control del tráfico ferroviario de la linea Barcelona-Valles hasta que fue inaugurado y unificado con la gestión de la linea Llobregat-Anoia en Rubí. El acceso al vestíbulo se realiza en todos los accesos mediante escaleras fijas. Para acceder a los andenes hay escaleras y escaleras mecánicas. En el lado Pl. Catalunya de esta estación hay un paso subterráneo que comunica los andenes entre si. De hecho, en hora punta, la línea L6 se limita a ser una lanzadera entre Sarrià y Reina Elisenda que empieza y acaba en la vía 3. Con el fin de facilitar este enlace se reabrió este paso que había sido cerrado durante muchos años.