中国铁道博物馆是中国铁路系统的专业科技类博物馆，前身是1978年成立的铁道部科学技术馆，由中华人民共和国铁道部主办。建馆初期的主要任务是开展文博、影视、展览、模型制作等业务工作。2003年9月,铁道部科学技术馆更名为中国铁道博物馆。经过多年的发展，职能由单一承办铁道部对外宣传的各种展览转变为具有收藏、保护、研究、陈列、传播等博物馆职能的行业博物馆，主要负责铁路行业文化遗产保护，传播铁路科技知识，宣传铁路发展成果，负责铁路历史文物、科研成果的收藏、保管、陈列、展示及编辑研究等工作，初步具备了博物馆的各种功能。
中国铁道博物馆现有三个展馆：正阳门展馆、东郊展馆、詹天佑纪念馆。博物馆办公区位于西城区马连道南街2号院1号楼。
正阳门展馆位于天安门广场东南侧的京奉铁路正阳门东车站旧址，是一座历经沧桑的欧式建筑。1906年，京奉铁路正阳门东车站建成，成为当时全国最大的火车站和最大的交通枢纽，自诞生之日起，见证了中国现代史上无数的重大历史事件。1959年新建的北京站开通运营，正阳门东车站完成了自己的历史使命。20世纪60年代初，老车站首先被改造成铁道部中央技术馆（铁道部科学技术馆的前身），不久之后又归属北京铁路分局，改建成北京铁路分局工人文化宫。
随着人们对铁路历史和铁路文化的日益重视，在铁道部和北京市政府的共同努力下，2007年8月，经北京市文物局批准立项后，北京铁路博物馆正式开始筹建。由此，正阳门东车站获得新生。
为了整合优化铁路文博资源，发挥北京地区铁路博物馆作用，促进铁路文博事业的发展和和谐铁路建设，按照铁道部统一部署，2009年11月，中国铁道博物馆与北京铁路博物馆进行整合，组成新的中国铁道博物馆。正阳门东车站成为中国铁道博物馆正阳门展馆，作为宣传中国铁路物质文明和精神文明的窗口，主要展现中国铁路发展的历史轨迹，将中国铁路厚重的历史、辉煌的成就、美好的未来展现在世人面前。2010年8月1日正阳门展馆正式开馆。
东郊展馆位于朝阳区酒仙桥北路1号院北侧，是占地面积230余亩的大型展示场馆，主要包括机车车辆陈列厅、综合展厅和专题展厅三部分。一期工程机车车辆陈列厅于2002年11月2日正式对外开放；二期工程综合展厅主体建筑已建成；三期工程专题展厅待建。目前对外开放的机车车辆展厅面积16500平方米，厅内的8条展示线展示了中国铁路不同历史时期不同的机车车辆珍品90余台，规模之大居国内首位。其中有中国现存最早的蒸汽机车，有以革命领袖的名字命名的机车，有旧中国使用的多种外国机车，有新中国成立后自行设计制造的中国第一代内燃和电力机车，有老式的铁路专用客车，有国家领导人乘坐的专列，还有不同种类的铁路硬坐车、卧车、餐车、行李及货车。其中由30台蒸汽机车组成的庞大阵群最具特色。“毛泽东号”机车、“0号”机车，以及新中国设计制造的蒸汽、内燃、电力等主型机车的首台，构成百年铁路牵引动力变化和进步的交响曲。
詹天佑纪念馆坐落于闻名世界的八达岭风景区，1987年11月建成开放，是一座专题人物纪念馆，隶属中国铁道博物馆，属二级法人事业单位。
詹天佑（1861—1919）,是中国近代杰出的工学家、工程管理学家、工程法规专家，是我国民族铁路事业的开拓者，中国近代科学技术界的先驱。他幼年考取清政府首批官派幼童赴美留学，毕业于耶鲁大学土木工程系铁路工程专业，学成归国，开始实践他“以建设求进步”的强国梦想。他力争国家路权、立章建制、统领工学，为我国早期铁路网规划建设、工程学术事业研究以及青年工程技术人员的培养都做出了卓越贡献。其爱国、创新、奋斗、自强的业绩和精神对于社会的影响远远超出了工程技术领域。周恩来称赞他为“中国人的光荣”，江泽民主席称他是“为振兴中华而拳拳奋斗的民族志士”。
为了纪念詹天佑在我国近代铁路建设史上做出的杰出贡献，由铁道部批示，在京张铁路八达岭隧道最高点，依山势建成詹天佑纪念馆。整个纪念馆以詹天佑的一生为主线，主要介绍了他在中国近代铁路建设史上的突出成就。詹天佑纪念馆共分四个展区，各展厅相互连接形成和谐的整体，展现了詹天佑从求学、投身铁路建设到抗清护路、拥护辛亥革命所走过的历程。同时展出了詹天佑生前使用过的测绘仪器、用具、印章、勋章及京张铁路施工用具等。在这里你不但可以了解詹天佑光辉的一生，还可以从一个侧面了解我国早期铁路建设的概况、技术及其成就，从而激励我们振兴中华的奋斗精神。 詹天佑纪念馆开馆至今，共接待游客300多万人次，先后被评为北京市、铁道部、中国侨联的“爱国主义教育基地”和“全国科普教育基地”，是面向全国、面向全世界弘扬詹天佑业绩和精神、宣传中国铁路的重要窗口。
作为收藏、保护、研究、展示中国铁路历史文化遗产的中国铁道博物馆，既是中国铁路的历史记忆，也是宣传铁路发展成就、展现铁路发展历程的重要窗口。在铁路建设实现自主创新的过程中，中国铁道博物馆抓住时机，立足服务于行业发展，充分发挥资源优势，不断推动博物馆事业更好更快地向前发展，为早日实现创建国家一级、世界一流铁路行业博物馆的目标而奋斗。
东郊展馆常设展览
0号蒸汽机车
中国铁道博物馆东郊展馆位于北京市朝阳区酒仙桥北路1 号院北侧，占地约60000 平方米，建筑面积20500 平方米。
东郊展馆机车车辆展厅占地16500 平方米，2002 年11 月2 日正式对外开放。展厅内有8 条展示线，分别展示了中国铁路不同历史时期各种型号的机车车辆125 台，其中有中国现存最早的机车“0 号”蒸汽机车， 有以党和国家领导人名字命名的“毛泽东号”和“朱德号”蒸汽机车， 有中国人自己设计、英国制造的被誉为机车“时装模特”的kf1 型006 号蒸汽机车，也有新中国成立后自行设计制造的第一代内燃机车和电力机车以及中国第一代高速动车组列车“中华之星”。展厅内还展出了许多有价值的铁路车辆，如毛主席公务车、周总理公务车和老式公务车。这些展品真实地反映了中国铁路机车车辆的发展历程，是中国铁路从无到有，从落后到先进的历史见证。
中国铁道博物馆是全国科普教育基地、全路及北京市爱国主义教育基地、北京市科普教育基地和北京市中小学生社会大课堂资源单位。东郊展馆自开放以来，接待了数十万中外游客及各类团体，社会影响与日俱增， 被评为首批朝阳区文化旅游示范单位，现已成为朝阳区文化旅游的重要景点之一，也是行业和社会开展各种活动的重要场所。
正阳门展馆常设展览
中国铁道博物馆是目前我国铁路唯一的国家级专业博物馆和公益性文化事业单位，由正阳门馆、东郊馆及詹天佑纪念馆共同组成。
正阳门馆坐落于北京天安门广场东南角，是由历经百余年沧桑的原“京奉铁路正阳门东车站”改建而成。这座车站始建于1903年，1906年竣工并正式启用。它的建筑风格独特，历史底蕴丰厚，曾经见证和记录了许多载入史册的重大历史事件。1959年新北京站建成通车后，正阳门东车站随之结束自己的使命。
作为中国铁路早期建筑的重要代表和珍贵的工业文化遗存，正阳门东车站于2001年被列为北京市重点文物保护单位。2007年，铁道部和北京市政府共同决定将正阳门东车站改建为铁道博物馆。同年8月，经北京市文物局批准立项后，改建工程正式启动。在各方的共同努力下，2010年10月23日，这座古老的火车站终以崭新的角色和面貌——中国铁道博物馆正阳门馆呈现在世人面前并正式对外开放。
正阳门场馆建筑面积为9485平方米，主展区展线长460米，常设展览为“中国铁路发展史”，分为蹒跚起步、步履维艰、奋发图强、阔步前行的中国铁路四部分内容；通过运用丰富翔实的图片史料、实物展品以及先进的展陈理念和技术手段，完整地呈现了中国铁路从无到有、从落后到先进的140余年的发展历程，特别是新中国成立以来中国铁路的辉煌成就和美好前景。展览坚持以人为本、注重互动体验，大量采用先进的数字化、信息化设备，设计推出一系列富有生动性、趣味性和参与性的项目，充分彰显了博物馆的人性化和科技化，受到广大观众的普遍欢迎和好评。
自开放以来，正阳门馆始终牢记和践行展示中国铁路发展历史、传承和弘扬铁路文化的崇高使命，自觉担负和履行文物征集、展览展示、学术研究及科普教育等基本职责，成为向世界展示中国铁路发展历史、现代化建设成就以及弘扬爱国主义的重要窗口。作为首都公共文化设施和社会服务机构，正阳门馆以其完善的设备设施、专业的管理运营，致力于为社会公众提供多样化的文化服务，实现社会效益的最大化。
展望未来，正阳门馆将继续在中国铁道博物馆的正确领导下，把握机遇、乘势而上，为创建一流专业博物馆的蓝图填绘更加浓重而亮丽的色彩！
詹天佑纪念馆常设展览
詹天佑纪念馆是中国铁道博物馆下属三个展馆之一，位于八达岭长城景区，1987年建成开馆。展馆建筑面积2800平方米，陈列面积1850平方米，馆藏文物2000余件。展厅陈列通过实物、图表、沙盘模型、场景复原及多媒体视频等多种形式，生动地展现了詹天佑先生的生平事迹及其爱国创新、奋斗自强的崇高精神，展示了现代化和谐铁路建设所取得的辉煌成就，是百年中国铁路史的缩影。
詹纪馆是国家三级博物馆、全国科普教育基地、北京市爱国主义教育基地、北京市青少年学生校外活动基地、科学和平教育基地，承担着面向广大青少年及普通公众宣传詹天佑精神、百年京张铁路、京张高铁、中国铁路建设成就的任务，同时也是向中外友人宣传中国铁路的重要窗口。
詹天佑大型浮雕
展厅
詹纪馆-展厅多媒体视频
（来源：中国铁道博物馆）