2006（平成18）年、東急電鉄が東急目黒線の立体交差事業の一環として行った「不動前」駅〜「洗足」駅間の地下化に伴い「武蔵小山」駅も地下化され、2面4線の駅になりました。

2009（平成21）年には駅前広場が完成し、南北の行き来など地上交通が改善されました。さらにその翌年の2010（平成22）年には、スーパーマーケット「東急ストア　武蔵小山駅ビル店」をはじめ、カフェや雑貨店などが入居する駅ビル「etomo武蔵小山」がオープンしたことで、駅前の利便性が向上しました。

品川区も、武蔵小山エリアを「西の玄関口」と位置づけ、駅を中心に、エリア北側の「林試の森公園」や南側の戸越銀座方面との連続性も踏まえて将来像をまとめた『武蔵小山駅周辺地域まちづくりビジョン』を2011（平成23）年に策定しました。

また、「武蔵小山」駅の南側の、「武蔵小山商店街パルム」周辺では、狭い道路や敷地に、木造の建物が密集するなど、防犯・防火上の課題を抱えていました。こうした背景もあり、2004（平成16）年に駅前地区が「東京のしゃれた街並みづくり推進条例に基づく街並み再生地区」に指定されて以降、地区計画や前述の『まちづくりビジョン』の策定を行い、まちづくりを進めてきました。

この再開発は「武蔵小山商店街パルム」を中心とした賑わいの動線と、駅前から「林試の森公園」へとつながる緑を身近に感じる動線の形成を軸としています。

武蔵小山エリアの再開発は、駅南側の「武蔵小山パルム駅前地区」で、約0.9ヘクタールを対象に行われた事業が最初のプロジェクトでした。建物は2020（令和2）年1月に完成・開業しています。地上41階、高さ142mの「パークシティ武蔵小山 ザ タワー」を中心に、飲食店、雑貨店、保育園など30店舗以上が入居する低層棟「ザ モール」、駅前広場と一体的につながる「ザ プラザ（広場）」などが整備されました。

これにより、商業施設がさらに充実しただけでなく、新しい保育所の開設、大型駐輪場が整備されるなど、駅前の利便性がさらに向上しています。

また、広場は防災上の観点はもちろん、イベントやお祭りでの利用など周辺コミュニティを育む役割をもつ場所としても期待されています。

「武蔵小山パルム駅前地区」の東側に位置する「武蔵小山駅前通り地区」では、地上41階建てのタワーマンション「シティタワー武蔵小山」が建設されました。住居に加え、商業施設や公共施設などが入る中層棟、低層棟で構成されています。駅前通りに沿って商業店舗や広場が配置され、街の賑わいに寄与しています。