Modernizace stanice Praha-Radotín je součástí Optimalizace trati Praha-Smíchov – Černošice, která začala v srpnu 2019. Celkové investiční náklady dosahují 3,6 miliardy korun, stavba je spolufinancována Evropskou unií z programu CEF.

Realizace této stavby, která potrvá do příštího roku, bude mít značný dopad zejména na zlepšení dopravní situace v okolí velmi vytížené železniční trati na hranicích Prahy. Dojde k navýšení kapacity dráhy a zvýšení traťové rychlosti i bezpečnosti železničního provozu. Klasické soupravy zde budou moci po dobudování dálkového zabezpečovacího zařízení jezdit až 130 km/h, soupravy s naklápěcími skříněmi ještě o 10 km/h rychleji.

Stavba zahrnuje především rekonstrukci železničního spodku a svršku, mostů, propustků i nástupišť, proběhne také modernizace technologických zařízení v celé délce stavby a dalších částí železniční infrastruktury. Součástí projektu je posun zastávky Praha-Velká Chuchle do polohy blíže k obytné zástavbě a už zmiňovaná komplexní rekonstrukce stanice Praha-Radotín. V Radotíně vzniknou dvě nová vnější nástupiště a po jednom ostrovním a jazykovém. Délka hrany u vnějšího bude 220 m, u ostrovního 200 až 318 m a u jazykového 100 m. Přístup na ně bude zrekonstruovaným podchodem pod celou železniční stanicí a novým podchodem pro pěší v místě zrušeného železničního přejezdu. Bezbariérovost stanice zajistí výtahy a šikmé rampy.

Kvůli požadavku na zvýšení kapacity dráhy vzniká nová odbočka Závodiště, a to v prostoru severně od stávajícího železničního přejezdu ve Velké Chuchli. Tato dopravna do sebe zahrne i odbočku Tunel, která mění na výjezdu z tunelu jednokolejnou trať z Vršovic na dvoukolejnou.

V současné době probíhá sanace zárubních zdí v úseku Praha-Radotín – Praha-Velká Chuchle, staví se nová protihluková stěna v Radotíně (ul. Ke Zděři) a pracuje se na rekonstrukci technologické přístavby výpravní budovy v Radotíně.

Od března do 8. září 2021 probíhají a budou probíhat následující práce:

- Výstavba nástupiště č. 2 v zastávce Praha-Velká Chuchle
- Rekonstrukce nástupiště č. 3 ve stanici Praha-Radotín
- Rekonstrukce traťové koleje č. 2 v úseku Praha-Radotín – odbočka Barrandov a koleje č. 4 v úseku Praha-Radotín – odbočka Tunel
- Rekonstrukce staničních kolejí č. 6, 8 a 10 ve stanici Praha-Radotín
- Výstavba protihlukových stěn v Malé Chuchli (Zbraslavská ul.), ve Velké Chuchli (ul. Nad Drahou) a v Radotíně (Prvomájová ul.)
- Výstavba první poloviny mostu v Prvomájové ulici v Radotíně (rekonstrukcí mostu dojde k rozšíření podjezdu na dva jízdní pruhy)
- Výstavba první poloviny podchodu pro cestující ve stanici Praha-Radotín
- Výstavba první poloviny podchodu pro pěší v místě železničního přejezdu v Radotíně (ul. Na Betonce)
- Výstavba první poloviny podchodu pro cestující v zastávce Praha-Velká Chuchle

Omezení provozu:
- Od 13. 3. 2021 – uzavření podjezdu pod železniční tratí v Prvomájové ulici
- 24. 6. – 8. 9. 2021 – uzavření přejezdu v ulici Na Betonce (Radotín), objízdná trasa přes Karlickou ulici
- 9. 8. – 8. 9. 2021 – uzavření přejezdu ve Velké Chuchli

Výpravní budova ve stanici Praha-Radotín:
- Má o ni zájem Městská část Praha 16 (chce zde zřídit služebnu MP).
- Správa železnic připravuje výstavbu nové výpravní budovy, která bude umístěna jižně od stávajícího objektu. Bude se jednat o jednopodlažní stavbu o rozměrech 12 x 38 m, která poskytne zázemí pro halu pro cestující, pokladny, veřejné toalety a doplňkové komerční prostory.
- Začátek realizace je v srpnu příštího roku.