随着我国城市经济的快速增长和社会的不断进步，以及城市集约化程度的不断提高，依托城市轨道交通建设带动城市地下空间开发及资源利用，探索和开拓城市新空间已经成为一股不可阻挡的潮流。但是过去单一功能的轨道交通地下空间已不能完全适应今天快速发展的城市节奏和和丰富多样的城市生活。城市轨道交通站点地区地下空间逐渐向综合化、集约化、立体化发展已成为趋势。这样不但能协调扩展城市空间、优化城市系统功能、改善城市环境，同时最大程度地发挥轨道交通车站周围地区的交通优势、促进该地区的繁荣与发展。我国伴随着轨道交通建设而进行的大规模地下空间开发利用也只是近些年才逐渐展开得，多数建成的轨道交通站点地区地下空间开发利用不充分或不尽合理。主要体现为功能形式单一、布局分散、交通流线不顺畅、内部环境差等一系列问题。因此本文从优化设计的角度对站点地区地下空间进行展开探讨研究，以期为今后相关的设计实践能提供借鉴和帮助，也为相关理论研究进行必要的补足与完善。本文首先对国内外城市轨道交通站点地区地下空间开发利用实践经验及其发展趋势进行总结，并提出了目前我国在此方面所存在的问题。并在对城市轨道交通站点地区地下空间功能基本功能组成、空间利用形态、内部环境特点以及影响其开发的相关因素进行系统研究与分析的基础上，进而提出城市轨道交通站点地区地下空间优化设计的目标，从功能组织、形态布局、交通衔接以及内部环境四个方面提出了相应的优化设计策略——通过功能要素有机整合、形态布局立体聚合、交通组织一体化以及内部环境人性化的设计策略，以期实现优化城市系统功能、扩大城市空间、提升交通换乘效率、提高空间内部品质的目标，最后以北京城市轨道交通西直门站点地区地下空间为例，运用本文提出的理论和方法对其进行分析，并针对现存问题提出相应了优化建议。