Awalnya stasiun ini menggunakan sistem persinyalan mekanik dan hanya memiliki dua jalur kereta api dengan jalur 1 yang lama merupakan sepur lurus. Setelah jalur ganda pada segmen Babat-Kandangan resmi dioperasikan mulai awal Mei 2014,[3] terdapat masing-masing satu jalur belok baru di sisi utara dan selatan emplasemen stasiun sehingga jumlah jalurnya bertambah menjadi empat. Jalur 2 dijadikan sebagai sepur lurus untuk arah Surabaya, sedangkan jalur 1 yang lama diubah menjadi jalur 3 sebagai sepur lurus untuk arah Semarang saja. Barulah pada tahun 2016, seiring dengan mulai diaktifkannya Stasiun Surabayan sekaligus dinonaktifkannya Stasiun Sumlaran, sistem persinyalan di Stasiun Pucuk diganti dengan sistem persinyalan elektrik. Karena terkena pembangunan jalur belok baru di sisi utara sebagai jalur 4, bangunan lama stasiun ini digantikan operasionalnya dengan bangunan baru yang lebih besar di sisi selatan jalur rel. Bangunan lama tersebut akhirnya dibongkar total pada tahun 2019.
