Dzięki inwestycji PKP SA realizowanej w ramach Programu Inwestycji Dworcowych na lata 2016-2023 z dofinansowaniem ze środków unijnych z Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko obecny budynek dworca w Milanówku zyska zupełnie nowy wygląd. Nową część, którą zaplanowano od strony frontowej, charakteryzować będzie przeszklona ściana wykończona białą attyką z  artystycznym wzorem, nawiązującym również do wykończenia sufitów wewnątrz obiektu. Pojawią się na niej również zegar oraz podświetlany napis „dworzec kolejowy”. Reszta elewacji zostanie poddana renowacji i wykończeniu białym tynkiem. Od strony peronów zdecydowano o zachowaniu historycznego, geometrycznego detalu. W budynku planuje się wstawienie również nowych okien i drzwi. Całość uzyskanego w ten sposób efektu wizualnego zostanie podkreślona przez nową iluminację.
 
W ramach przebudowy zaplanowano zmianę aranżacji powierzchni wewnątrz dworca. W pobliżu holu, pełniącego funkcję przestrzeni do obsługi podróżnych, znajdą się toalety oraz pomieszczenie kasy biletowej. Natomiast w nowej, dobudowanej części dworca o powierzchni nieco ponad 35 m kw. zaprojektowano niewielką poczekalnię dla podróżnych z przeszkloną fasadą. Wydzielono z niej za pomocą rolety niewielką przestrzeń na wynajem. W zaaranżowanej w nowy sposób przestrzeni obsługi podróżnych pojawią się ergonomiczne ławki, gabloty z rozkładem jazdy, elektroniczne tablice przyjazdów i odjazdów pociągów oraz nowoczesny system informacji głosowej. Planowany jest również montaż sieci Wi-Fi.

W ramach inwestycji dworzec w Milanówku zostanie przystosowany do obsługi osób z niepełnosprawnościami. Z szeregu usprawnień warto wspomnieć m.in. o ścieżkach prowadzących, mapach dotykowych, oznaczeniach w alfabecie Braille’a dla osób niewidomych i niedowidzących oraz toaletach dla osób o ograniczonej sprawności ruchowej.
 
Na dworcu po przebudowie będzie również bezpieczniej. Planowane jest wykonanie nowych instalacji w budynku oraz montaż nowoczesnych systemów, takich jak monitoring, kontrola dostępu czy system sygnalizacji włamania i napadu. Za optymalizację zużycia energii elektrycznej, cieplnej i wody na dworcu będzie odpowiadał system BMS (Building Management System), sterujący pracą wszystkich instalacji i urządzeń na dworcu.
 
Dzięki inwestycji zmieni się również otoczenie budynku. W sąsiedztwie dworca zostanie ułożona nowa nawierzchnia, uporządkowane będą tereny zielone oraz pojawią się nowe, ozdobne nasadzenia.  Poza tym przewidywana jest instalacja nowych elementów małej architektury, takich jak stojaki rowerowe, ławki, kosze czy oświetlenie.
 
Łączny koszt inwestycji to prawie 4,7 mln złotych. Planowany termin jej zakończenia to jesień 2022 roku.