2004年8月上海铁路局建局55周年之际，上海铁路博物馆建成开放，成为上海市科普教育基地。博物馆大楼共四层，底层为展区，面积约1000平方米；二楼设反映上海铁路局管内铁路发展状况的沙盘室和机动展区以及科技资料阅览室；三楼设多功能报告厅。大楼总面积为3000余平方米，室外展区约为1300平方米。上海铁路博物馆以科学发展观为指导，以史料和实物为主要载体，展示从十九世纪六、七十年代铁路进入中国后，上海及华东铁路一百多年来所走过的历程，突出反映铁路生产力的变化、发展。馆内分6个部分，有50余个展项，近千件展品。
一走进铁路博物馆大门，便是一处宽敞的广场，广场左侧的月台旁威风凛凛的火车头和老式车厢仿佛整装待发。左边这个100多吨重的火车头叫KD7型641号蒸汽机车，目前存世量极少，仅有几台。它是上世纪40年代美国机车工厂制造的，1947年由联合国救济总署捐助给中国。排在蒸汽机车后面的那节墨绿色车厢是民国时期政府要员的高级公务车，据说曾为宋美龄女士专车。在站台最后的小机车是SN型26号窄轨蒸汽机车，它的轨距连一般火车的一半还不到。别看个头小，它的最高时速可达45公里，一次可以拉动200余吨货物。小个子转弯也非常灵活，曾经在崎岖的云南山区大显身手。而车头旁竖立着的那个貌似站立的仙鹤的铁家伙叫做水鹤，是用来给蒸汽机车上水的。
进入博物馆大厅，左侧有两个展区，分别是铁路建设部分和铁路运输部分。进入铁路建设展区，映入眼帘的是馆中极具特色的展品，一台按照原比例复原的“先导号”火车头模型。它是1876年在中国大地上出现的第一条营业铁路－－吴淞铁路上使用的第一台机车。陈列在火车头右边橱窗内的那段钢轨，是从淞沪铁路上拆来的旧钢轨，“工龄”已达百年以上。在展厅内游客还能看到晚清的列车时刻表，近百年前的铁路界碑，孙中山先生绘制的《实业计划图》，还有我国第一座公路铁路特大型两用双层桥—钱塘江大桥的历史照片等珍贵的展品。另外一组展品反映了新中国成立后的铁路建设成就。其中有一个黄铜头盔，是工人潜入长江建造南京长江大桥时使用过的。紧接着这组展品的是一个轮渡作业多媒体演示台，游客能在屏幕上亲手操控渡轮运送火车过江。
在铁路运输展区里安放着一台大型机车动轮模型，它可以告诉你蒸汽机车飞驰的奥秘。除了动轮模型，展区里还陈列着蒸汽机车的有关部件和检修工具。尤其推荐你关注一下大厅中央的两座铜钟，它的外形酷似庙宇里的钟，挂在蒸汽机车上，火车在站内行驶时敲响它可警示旅客避让。展厅内还能看到各种铁路养护工具，信号通讯设备，还有上海铁路局的品牌列车“东方号”的相关展品，“东方号”列车是往返于上海和北京之间的一列客运列车，车名是2002年-同志亲笔题写的。展厅的尽头有一间50年代火车小站的行车室。木桌、电话、热水瓶和铁路行车的专用设备都是当时的实物。墙上的老式温度表至今还能准确显示温度。
在铁路天地展区，能看到不同时期的铁路制服。不过最有趣的还要数一辆标着“跨越”字样的机车模拟驾驶室了。它和真机车的操纵台设置几乎一样。机车车内主副驾驶座位、操纵杆、制动手柄、仪表等一应俱全。登上火车可以亲身体验一下火车风驰电掣的感觉。在机车模拟驾驶室对面陈列着于2006年7月1日正式开通运营的上海南站沙盘模型，这个车站可是代表了中国最先进的铁路建设水平。看着眼前的袖珍版南站，再回到楼外广场上的老站台，这今昔的巨变真是令人无限感慨。