Situado en la antigua estación de Delicias -un magnífico ejemplo de la arquitectura del hierro del siglo XIX-, el museo se inauguró en 1984. La visita permite conocer una completa colección de material histórico ferroviario, desde los vehículos (de locomotoras a vagones de viajeros) hasta todo tipo de piezas, elementos, fotografías o recreaciones que ilustran las diferentes profesiones relacionadas con el ferrocarril a lo largo de su historia.

El edificio que alberga el museo es el otro gran protagonista de la visita. La estación Madrid-Delicias se inauguró el 30 marzo de 1880 para dar servicio a la línea de ferrocarril con destino a Ciudad Real, que continuaría hasta la frontera con Portugal. Es, por tanto, la estación más antigua construida con carácter definitivo y monumental en Madrid. Se trata de un proyecto del ingeniero francés Émile Cachelièvre, siguiendo los avances europeos con los que se innovaba en el uso del hierro y del vidrio para la construcción, y todo un ejemplo de modernidad y de progreso para el Madrid del último tercio del siglo XIX. 

Actualmente y en paralelo a la colección, el museo ofrece una agenda de actividades dirigidas al público familiar e infantil como el programa Educa-Tren o el conocido Tren de la Fresa con destino a Aranjuez.