中国铁道博物馆是铁路唯一的国家级专业博物馆，负责铁路文物、科研成果等展品的收藏、保管、陈列、展示及编辑研究工作。前身为铁道部科学技术馆，1978年成立，2003年更名为中国铁道博物馆。中国铁道博物馆有三个馆：正阳门展馆、东郊展馆、詹天佑纪念馆。

正阳门展馆位于东城区前门大街甲2号，2010年10月23日开馆，是将原京奉铁路正阳门东车站旧址改建而成。展现国铁集团130多年来的艰辛历程以及中华人民共和国成立以来铁路建设的辉煌成就和美好前景。正阳门东车站于2001年被列为北京市重点文物保护单位。

东郊展馆坐落于朝阳区酒仙桥北路1号院，建筑面积20500㎡，分为机车车辆展厅、综合展厅，2003年9月1日正式对外开放。机车车辆展厅荟萃和展出了中国铁路不同时期、类型及制式的机车车辆百余台，尤以中国现存最早的“0”号蒸汽机车及以革命领袖名字命名的“毛泽东号”“朱德号”机车堪称中国铁路文物中的“瑰宝”。

詹天佑纪念馆位于八达岭长城北侧，是一座为纪念在中国近代铁路建设史上做出贡献的爱国者詹天佑而建立的专题人物纪念馆，国家三级博物馆，1987年对外开放，2009年经过重新装修布展于2009年8月8日再次向公众开放。

2015年8月，中国铁道博物馆及詹天佑纪念馆上榜“全国科普教育基地”。2013年5月，“中国铁路发展史陈列”荣2011年—2012年度全国博物馆十大陈列展览精品大奖。2017年11月，中国铁道博物馆入选教育部第一批全国中小学生研学实践教育基地、营地名单。

1978年2月，铁道部批准成立铁道部科学技术馆筹备组，同年8月，铁道部科学技术馆正式成立，隶属铁道部。铁道部科学技术馆自成立以来，开展了文博、影视、展览、模型制作等业务工作，但当时没有正式的馆址。1991年6月，铁道部指示拟建中国铁道博物馆或博览中心，馆址选在铁道部科学研究院实验基地附近。1993年3月，根据《关于调整部科学技术馆领导体制的决定》，铁道部科学技术馆由铁道科学研究院代管。2003年9月，根据中央编制委员会办公室《关于铁道部科学技术馆更名为中国铁道博物馆的批复》，铁道部科学技术馆更名为中国铁道博物馆。

为了整合优化铁路文博资源，充分发挥北京地区铁路博物馆作用，提高铁路博物馆管理和展陈水平，促进铁路文博事业的发展，根据《关于中国铁道博物馆与北京铁路博物馆整合的通知》要求，中国铁道博物馆与原北京铁路博物馆进行了整合。新的中国铁道博物馆由中国铁路北京局集团有限公司代管。

整合后的中国铁道博物馆为一馆四地，即一个办公区和三个展馆。正阳门展馆、东郊展馆、詹天佑纪念馆分别坐落于不同地区，展出内容及陈列形式各具特色。正阳门展馆位于东城区前门大街甲2号，2010年10月23日开馆；东郊展馆位于朝阳区酒仙桥北路1号院北侧，2002年11月2日，东郊馆机车车辆陈列厅对外开放；詹天佑纪念馆位于延庆区八达岭特区，1987年11月6日开馆；铁道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，建筑为欧式风格，同时融入中式元素。站舍面积3500平方米，候车室面积1500平方米。车站设有3座站台，其中两座配备风雨棚。

东郊展馆位于朝阳区酒仙桥北路1号院北侧，占地面积达72000平方米，是中国最大的铁路机车车辆博物馆，由机车车辆展厅、综合展厅、年代站台和室外展区组成。机车车辆展厅建筑面积达20500平方米；综合展厅设有面积400平方米的多功能厅，装有大型LED屏幕、音响等设备，最多可容纳300人进行专题讲座、手工制作等活动；东郊展馆年代站台复原了铁路早期老式站台的场景，设有老式火车头、绿皮车厢、候车室、风雨棚等铁路历史元素，凭借独特的铁路文化场景，成为影视剧组和广告公司青睐的拍摄地；室外展区设有铁路线路、机车车辆等展示项目。园区里环境优美，花木繁多，每逢春季，百花齐放，灿若云霞，芳香四溢，成为名副其实的百花园。

詹天佑纪念馆由共和国开国上将吕正操亲自选址，建筑于中国人自己勘测、设计、施工和运营管理的第一条国有干线铁路——京张铁路八达岭隧道上方，建筑面积2800平方米，陈列面积1850平方米；纪念馆由瞻仰厅、序幕厅及3处陈列厅组成，大厅的正门是瞻仰厅，往里是一展厅，此厅展述詹天佑从幼年出洋到献身铁路为国争光。二楼是二展厅、三展厅。二展厅展出詹天佑修建京张铁路后又修建汉、粤、川铁路，编制了我国第一套工程标准图。三展厅展出詹天佑又一功绩——成立了中华工程题学会，培养了大批工学家，以及参加远东会议，为维护国家主权，鞠躬尽，成为后世楷模。

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，分别展示了国铁集团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，也有中华人民共和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“中国铁路DJJ2型电力动车组”。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国铁集团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。

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“国铁集团发展史”，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，特别是中华人民共和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。2023年2月4日起，中国铁道博物馆正阳门展馆恢复开放。

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。

专题展览有：“毛泽东号”纪念展、旗帜——纪念“毛泽东号”机车命名70周年、激情燃烧的岁月—图片展、激情燃烧的岁月——蒸汽机车摄影展、正阳门《快速发展的中国高铁》展览介绍、正阳门《轨迹》——华侨与铁路专题展介绍、“创新放飞梦想，科技引领未来”——纪念中国近代科技先驱詹天佑先生诞辰155周年图片展等。

2016年11月，在“毛泽东号”机车命名70周年之际，中国铁道博物馆与北京铁路局丰台机务段联合举办了《旗帜——纪念“毛泽东号”机车命名70周年》专题展览。该展览集中展出了“毛泽东号”机车相关的珍贵的历史资料，力图再现“毛泽东号”的光辉历程，诠释“毛泽东号”精神的丰富内涵，展现中国铁道博物馆多年来收藏展示“毛泽东号”机车及相关展品的工作，以及为宣传、传承“毛泽东号”精神所做的贡献。

本展览选取了40名蒸汽机车爱好者近年来拍摄的50幅摄影作品，作品表现了普通百姓对国铁集团的深深热爱，对铁路人由衷的赞美和对铁路美好未来的憧憬。该展览曾在中国十余个城市的多个美术馆、博物馆展出，获得了广泛的影响力和观众的一致好评。

2017年9月，詹天佑纪念馆特推出《纪念中国近代科技先驱詹天佑先生诞辰155周年图片展》，展示内容分为四部分：人生轨迹、百年京张、高铁时代、永志缅怀。

中国铁道博物馆发起并联合北京博物馆学会行业博物馆专业委员会成员单位，圆满完成“喜迎新中国70周年华诞，行业展风采文博展作为”的集体宣传推介展览等系列活动，并在中央广播电台进行了两次有关中铁博的访谈直播节目。“2019年全国铁路科技活动周”启动仪式在东郊展馆隆重举行。参加由北京发布、北京文博和光明网联合策划的“博物馆奇妙之旅”系列直播活动，用新媒体和新的传播方式对博物馆进行创新推广。参加“2019年全国科技活动周流动科技馆进屏山县”活动。赴昆明市参加首届中国科普研学产品展交会暨第五届昆明科普（教育）产品博览会，复兴号模型、火车演示沙盘、模型拼装、雕版火车画等展品和课程深受现场观众的好评。

中国铁道博物馆承担了中国国家铁路集团公司《中国高铁技术发展及战略实施路径研究（N2018Z012）》课题研究工作。推荐的科技论文《铁路不可移动文物保护和合理利用研究》，作为中国铁路北京局集团有限公司推荐《铁路重大科技创新成果（铁路科技论文）》类的第1名收入国家铁路局《铁路重大科技创新成果库》。负责《詹天佑历史文献汇编》编工作。配合国铁集团宣传部做好《铁路老物件会说话》相关工作，陆续完成了《“0”号蒸汽机车》《京张路工撮影》《从“有”到“无”——铁路老印票机》《滇越铁路钢枕》等相关拍摄工作。

文物藏品征集工作把握时机，多方寻觅，2019年征集入藏中国铁路西安局集团有限公司捐赠的SS4型0006号机车和宝鸡机车检修厂捐赠的1901年汉阳铁厂造钢轨。借助5.19全国铁路科技周文物捐赠仪式活动影响，广泛宣传，先后收到单位和个人捐赠的计划、规章、首发动车组列车车票、北京火车站建站纪念片光盘、民国证件、铁路卫生用具、铁路列车时刻表等物品。及时收集整理了京张公司所属京张高速铁路建设过程中部分标段施工影像资料。2019年新征集登记文物藏品669件套，馆馆藏文物总量达到11000件。

文物保护方面在东郊展馆综合楼东北角建立了一个大约200平米的文物藏品库房，专门设计制作了钢轨收藏展示架及重型文物柜，大型金属类文物库房已初具规模。启动馆藏机车车辆整修工作，先后对馆藏的DK16型-T1215号地铁电动客车、BD1型-T1312号地铁电动客车、B6型-7003138号保温车及T6型-8066501号检衡车外观进行全面整修。对馆藏钢轨、室外展品进行预防性保护，进行了除尘、除锈，涂油等技术处理，共整理收藏了279根件不同时期、不同厂家、不同国别、不同长度的钢轨，极大地丰富了馆藏。

2019年，正阳门展馆与中国国家博物馆合作，举办《中国传统文化与中国速度》夏令营活动，为萌马童游机构开展了《火车发展的足迹》系列课程，到羊坊店中心小学开展《铁博讲堂》——“中国高速铁路”讲座，走进和平里一小开展“蒸汽火车拉力赛”研学课程，到夕照街社区开展了“火车拉力赛”“火车雕版印刷”科普活动，开展“铁博志愿者进校园”的试点工作，与北京市十二中、中国石油天然气集团有限公司、“益路同行”公益组织，中国乡村发展基金会共同推出了特色公益科普品牌活动。

东郊展馆以特色品牌活动为龙头，同时打造多元化的科普教育模式，服务观众，服务社会，铸造博物馆社教活动品牌形象。陆续推出“欢度元宵节 灯灯日上”“非遗雕版在铁博 中华文化放新彩”“大手牵小手 铁博走一走”“传奇火车的前世今生”“铁博清明春意好，亲子运动欢乐多”“3D火车模型拼插”“火车艺术创作”“我和我的祖国之四纵四横”中华人民共和国国庆节主题活动等。

詹天佑纪念馆打造的“詹纪馆+青龙桥”主题党日参观模式宣传效应明显，参观团队持续稳定增长，中小学生研学活动悄然升温，学生团队参观呈现增长趋势。创新模式探索“纪念馆里讲党课”，针对研学活动低龄儿童，针对性撰写讲解词，增加互动活动环节，形成品牌推广效应。组织石家庄铁道大学詹天佑班开展“传承詹天佑精神 做新时代京张传人”主题社会实践活动；走进延庆三中，为学生举行了科普讲座并组织手工拼插活动等。

正阳门馆书签（金、银）：创意来自正阳门展馆建筑——京奉铁路正阳门东车站。建筑为欧式风格，1903年修建，1906年落成。它在历史上曾是北京的重要门户，是许多重要历史事件的发生地。随着1959年新建的北京站开通运营，它完成了作为铁路车站的历史使命。2001年被定为北京市文物保护单位。材质：铜。

馆藏机车书签（金、银）：创意来自博物馆馆藏机车——“毛泽东号”和“朱德号”机车。两车于2012年被评为国家一级文物。材质：铜。

詹天佑名言书签（金、银）：创意来自中国民族铁路事业开拓者、中国近代科学技术界先驱詹天佑发表的《敬告青年工学家》，言辞恳切、循循善诱地向广大青年学子阐述了为人处世的道理。材质：铜。

高铁人物公仔钥匙扣：创意来自中国动车上的5个工作岗位，分别是餐服员、驾驶员、服务员、机械师和列车长。通过不同的衣着和动作展示了他们的工作性质和特点。材质：软胶。

詹天佑卡通手机扣：创意来自中国民族铁路事业开拓者、中国近代科学技术界先驱詹天佑发表的《敬告青年工学家》，言辞恳切、循循善诱地向广大青年学子阐述了为人处世的道理。把詹天佑形象卡通化，增加产品的吸引力。材质：金属。

馆藏机车3D拼图模型：创意来自博物馆馆藏机车“前进型0001蒸汽机车”“东风4内燃机车”“韶山1008电力机车”和CRH3动车组。本款产品为互动拼装模型，适合青少年手工活动。材质：纸质，尺寸：50*7*10（ cm ）。

正阳门车站拼图模型：创意来自正阳门展馆建筑，此建筑是北京市文物。 本款产品为互动拼装模型，适合青少年 手工活动。材质：纸质，尺寸：38*26*27（ cm ）。

2013年5月，“中国铁路发展史陈列”荣膺2011年—2012年度全国博物馆十大陈列展览精品大奖。

2015年8月，中国铁道博物馆及詹天佑纪念馆上榜“全国科普教育基地”。

2015年11月，中国铁道博物馆和詹天佑纪念馆荣获 “国际科学与和平周”贡献奖。

2019年12月，“中国铁路发展史”基本陈列入选“博苑掇英一一全国博物馆陈列艺术成果交流展（2009-2019年）”

2022年5月，中国铁道博物馆詹天佑纪念馆被评为2022年科学家精神教育基地。

2023年1月，中国铁道博物馆入选2022年度全国热搜博物馆百强榜单。