沈阳铁路陈列馆占地面积8万平方米，展馆建筑面积1.9万平方米，截止2018年底，仍是东北地区大的铁路陈列馆。新落成的沈阳铁路陈列馆集收藏、陈列、宣传、教育于一体，主要分为铁路装备展区、史料图片展区、运输能力展区和安全教育展区，具有成果展示、典型弘扬、集中教育、素质培训和主题活动5项功能，是传承铁路历史文化、展示科学发展成果、进行社会主义核心价值观教育、加强精神文明建设的重要场所。

在陈列馆内，排在位的老机车是1907年美国生产的，主要用于支线货物列车，当时的车速只有每小时55公里，在使用77年之后，1984年它退役了。

此外，馆内还陈列蒸汽机车、内燃机车和电力机车28台，除了早的1907年美国产的蒸汽机车外，还有1911年前苏联产的货车。在老机车陈列区域，还陈列着全国英雄列车--北京至沈阳的特快12次，"811"三个鲜红的数字挂在车头前方，正是在这趟列车上，1959年在一场大洪水中乘务员与大水搏斗3天3夜，保证600多名乘客安全，更救出当地300多名受灾百姓。

沈阳铁路陈列馆不仅仅是历史博物馆，更是更新换代，时时更新的铁路陈列馆。一辆看起来非常普通的绿色列车，它是和谐3型内燃机车，2008年由中国北车集团和美国一公司联合制造，其牵引总重现居世界，相当于新中国成立初期的10辆机车。

代表当今世界尖端的装备还不只这些，在机车展示区的东侧，一排排粗壮的钢轨引起大家注意，因为高科技的运用，它不仅实现了无缝链接，火车运行在上面时速可高达380公里，由于质量好、耐用性强，它使用终身无需维修，即铺设此轨的路线不再需要长期遭受风吹日晒的轨道巡检工人。