[[Berkas:EmplasemenKutoarjo.jpg|Emplasemen Stasiun Kutoarjo sisi timur, tampak Depo Sarana Kutoarjo yang berfungsi untuk perawatan beberapa sarana perkeretaapian|jmpl|kiri]]
Stasiun Kutoarjo memiliki delapantujuh jalur kereta api. Pada awalnya jalur 2 merupakan sepur lurus. Setelah [[jalur ganda]] menuju [[Stasiun Yogyakarta]] selesai dibangun pada tahun 2007<ref>{{Cite news|url=https://news.detik.com/berita/834636/jalur-ganda-yogya-kutoarjo-dapat-dioperasikan-saat-lebaran|title=Jalur Ganda Yogya-Kutoarjo Dapat Dioperasikan Saat Lebaran|last=|first=|date=2007-09-26|work=Detik.com|access-date=2020-05-09}}</ref> dan dioperasikan pada tanggal 22 Januari 2008,<ref>{{Cite news|url=https://edukasi.kompas.com/read/2008/01/21/13004795/besok.presiden.resmikan.rel.ganda.di.kutoarjo|title=Besok Presiden Resmikan Rel Ganda di Kutoarjo|last=|first=|date=2008-01-21|work=Kompas.com|access-date=2020-05-09}}</ref> jalur 3 dijadikan sebagai sepur lurus jalur ganda arah Yogyakarta sekaligus sepur raya [[jalur tunggal]] dari dan ke arah [[Stasiun Kroya|Kroya]], sedangkan jalur 2 dijadikan sebagai sepur lurus jalur ganda dari arah Yogyakarta sekaligus sebagai [[sepur badug]] panjang untuk [[langsir]]an rangkaian kereta api. Kemudian setelah jalur ganda menuju [[Stasiun Butuh]] dioperasikan per 30 November 2019, jalur 2 sepenuhnya dijadikan sebagai sepur lurus untuk arah Kroya, sedangkan jalur 3 sepenuhnya dijadikan sebagai sepur lurus hanya untuk arah Yogyakarta.
Rel di jalur 4–6 dirancang tanpa menggunakan batu [[Balast|balast/kricak]]. Jalur 4 dan 5 digunakan untuk menampung KA yang diberangkatkan dari stasiun ini,<ref>{{cite journal|first=S.|last=Prasetya|year=2014|title=Kutoarjo (KTA): Stasiun Paling Ramai di Ujung Timur Daop V|journal=[[Majalah KA]]|volume=96|pages=8-9}}</ref> sementara jalur 6 biasanya digunakan untuk menampung kereta luar dinas dan langsir. Ke arah timur dari jalur 1 terdapat percabangan jalur menuju [[Stasiun Purworejo|Purworejo]], tetapi jalur cabang tersebut kini telah dinonaktifkan dan pernah digunakan untuk menampung sejumlah gerbong barang yang sudah tidak terpakai.
