本发明公开了一种运营地下车站增层改造的施工方法，包括以下步骤：根据抗浮计算，对既有车站顶板上方的改造范围进行分段划分；采用后退式施工，对改造范围进行覆土开挖；采用人工开挖的方式对既有车站顶板上的土体进行开挖；破除既有车站的压顶梁，将既有车站的围护连接钢筋、既有车站的压顶梁连接钢筋锚入增层结构的侧墙纵梁；浇筑改造范围一内增层结构，待增层结构达到强度要求后进行覆土回填；重复以上步序，进行后续改造范围施工。本发明在保证既有车站运营安全下，实现了原地面大范围、大高度抬升效果，提高了上部空间利用率。本发明通过破除既有车站压顶梁，保留其钢筋与增层结构浇筑，确保了施工过程中既有车站抗浮安全。