Cieľom modernizácie, ktorá prebiehala v rokoch 2009 až 2014, bolo zjednotenie prvkov infraštruktúry, zvýšenie bezpečnosti a výkonnosti trate, traťovej rýchlosti a ponuka vyššieho štandardu služieb a kultúry pre cestujúcu verejnosť. V rámci toho došlo aj k modernizácii stanice Trenčianska Teplá.
Kompletne sa zmodernizovali koľaje č. 1, 3, 5 a 7 v nepárnej skupine a 2, 4, 6, 8 a 10 v párnej skupine. Zároveň sa zabudovalo 30 nových výhybiek druhej generácie na betónových podvaloch.
Nové ostrovné nástupište v párnej skupine má spolu štyri nástupné hrany v dĺžke 400 m a trikrát 250 m. Nástupište pri výpravnej budove pri koľaji č. 3 má dĺžku 400 m. V stanici sa vybudovali dva podchody – jeden pre cestujúcich, ktorý je v predčasnom používaní, a batožinový, kde zostáva aktivovať nové výťahy.
Kompletne sa zrekonštruovalo trakčné vedenie a vybudovali sa dve nové trafostanice a jedna spínacia stanica.