正阳门馆是中国铁道博物馆的主馆，前身是北京人俗称的前门老火车站，也叫“正阳门东车站”。该建筑位于天安门广场东南角，为欧式建筑，始建于1901年（光绪27年），落成于1906年，至今已有百余年历史。建成后，前门老火车站成了当时全国最大的火车站，此后，该建筑经历了从清末民初、北洋政府、日伪统治、国民党统治到新中国成立的不同历史阶段，站名从正阳门东站、前门站、北平站、北平东站到北京站，经历多次演变，至1959年9月15日，新北京站开通运营，这座建筑完成了它作为铁路车站的历史使命，是由原京奉铁路正阳门东车站旧址改建而成，2010年10月开馆。正阳门馆是北京市科普教育基地，北京局爱国主义教育基地。北京铁路博物馆的前身是铁道部科学技术馆，成立于1978年，2003年更名为中国铁道博物馆。是中国第一座铁路博物馆，主要从事铁路文物、科研成果等展品的收藏、保管、陈列、展示及编辑研究工作。同时作为进行爱国主义宣传教育和科学普及教育的基地，并且是世界上唯一一座以铁路为主题的国家级博物馆。
东郊展馆
中国铁道博物馆(东郊展馆)，地址：北京市朝阳区酒仙桥北路1号院北侧。
东郊馆坐落于北京市朝阳区酒仙桥北侧，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近百台，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
詹天佑纪念馆，地址：北京市延庆区八达岭长城北侧
纪念在中国近代铁路建设史上做出过贡献的詹天佑而建立的专题人物纪念馆，于1987年11月正式建成并对外开放。詹天佑纪念馆建于詹天佑主持修建的中国第一条自建铁路——京张铁路八达岭隧道上方，依山势而建，造型简朴，与长城内侧青龙桥火车站詹天佑铜像和墓地相对。建筑物上有巨幅浮雕，长约41米，高约5米。詹天佑纪念馆由瞻仰厅、序幕厅及陈列厅组成，展馆建筑面积2800平方米，陈列面积1850平方米，馆藏精品有詹天佑铜像，各类荣誉勋章等。
