Chaque accès de la gare est protégé par une signalisation, qui indique au mécanicien (conducteur du train) si elle est accessible et si la voie choisie est libre : à Champagnole, cette signalisation se compose essentiellement d'un couple panneau lumineux à plaque D (remplaçant le disque rouge d'origine), implanté à plus d'un kilomètre, et d'un sémaphore mécanique (à la place du carré de 1908), à l'entrée du site et commandant en outre les barrières du passage à niveau proche. La circulation d'un train en gare s'effectue suivant un itinéraire défini par la position des appareils de voie (aiguillages), qui l'orientent sur telle ou telle voie : si sa traversée bénéficie d'un itinéraire par défaut, les manoeuvres de convois nécessitent la création d'itinéraires temporaires, avec changement de position des aiguilles et des signaux associés. Afin d'éviter toute manoeuvre contraire à la sécurité et pouvant conduire à engager deux trains simultanément sur la même voie, des enclenchements rendent solidaires aiguilles et signalisation : leur manipulation requiert alors la présence de clefs, adaptées à la serrure dont est équipé chaque appareil. Huit des seize aiguilles sont ainsi enclenchées, les autres étant situées sur des voies peu fréquentées (voies de service 4, 6 et 8). L'ensemble des organes de commande et de contrôle de ces appareils est concentré dans le bureau de l'agent de circulation, ainsi que la plupart des installations de sécurité en général.