中国铁道博物馆是中国铁路唯一的国家级专业博物馆。它的前身是铁道部科学技术馆，1978年成立，2003年更名为中国铁道博物馆。主要任务是负责铁路文物、科研成果等展品的收藏、保管、陈列、展示及研究工作。同时，还是铁路及社会各界进行爱国主义宣传教育和科学普及教育的基地。中国铁道博物馆有三个展馆：正阳门展馆、东郊展馆、詹天佑纪念馆。 

正阳门展馆位于天安门广场东南侧，是在具有百余年历史的原京奉铁路正阳门东车站旧址基础上改建而成。该馆的固定展览为“中国铁路发展史”。展览以大量翔实的图片资料和文物、实物展品展现了中国铁路从无到有，从弱到强的发展历程。馆内陈列珍贵藏品940余件，有清政府为京汉铁路开通所铸的铁碑、国内发现最早的钢轨、具有百年历史的印票机等大量珍贵文物。观众还可以在此欣赏到中国铁路现代化建设的最新成果和技术装备。

东郊展馆坐落于北京市朝阳区酒仙桥北侧，建筑面积20500平方米，2003年9月1日正式对外开放。机车车辆展厅内展出了中国铁路不同时期、不同类型及制式的机车车辆百余台。它们当中既有中国现存最早的机车——0号蒸汽机车，也有以伟人名字命名的“毛泽东号”和“朱德号”等功勋机车。内燃、电力机车中有中国制造的第一代“东风”型电传动干线货运机车，中国制造的第一代“韶山”型电力机车等。在这里还可以看到多种客货车辆，有老式的专用6客车，有国家领导人的公务车，有不同种类的铁路硬座车、卧铺车、餐车、行李车及不同用途的多种铁路货车等。这些机车车辆是中国铁路发展变化的缩影和历史见证。

詹天佑纪念馆位于世界著名的旅游景区八达岭长城北侧，是一座为纪念在我国近代铁路建设史上做出杰出贡献的爱国者詹天佑而建立的专题人物纪念馆。纪念馆建筑面积为2850平方米，1987年对外开放。馆藏2000余件实物，以大量珍贵的文物资料，詹天佑遗著、遗物和图片等完整再现了詹天佑先生为中国铁路事业奋斗的一生。

多年来，中国铁道博物馆发挥自身资源优势，努力打造铁路文化精品、职工的精神家园和向社会展示中国铁路特色文化的亮丽窗口，举办过丰富多彩的爱国主义及科普教育活动，社会效益大大提升。中国铁道博物馆先后被中国科协、铁道部、北京市人民政府、北京市科委、北京市科协命名为“全国科普教育基地”“铁路爱国主义教育基地”“北京市爱国主义教育基地”“北京市科普教育基地”等光荣称号。