館內收藏有美國、德國、日本、捷克、波蘭、羅馬尼亞、中國和前蘇聯等八個國家的機車產品。其中1907年美國生產德DB1型和PL型機車是目前世界上最古老的蒸汽機車之壹；我館收藏的SL7型機車是日本川崎重工株式會社1934年生產制造的，設計時速為130公裏/小時，該車是全部12臺中僅存的壹臺；我國於1957年生產的JS型機車和1960年生產的GJ型號機車是建國後自行設計的，它們為中國鐵路機車的發展史寫下了光輝的壹頁。
幾經搬遷，展品已經在15臺蒸汽機車的基礎上增加到800余件。除了15臺“元老”級展品外，還增加了13臺電力機車、內燃機車等***28臺，其中最古老的是1907年的頗勒1型蒸汽機車，最現代的是牽引總重10000噸的和諧3型內燃機車。陳列貨車12輛，最早的於1911年制造。陳列客車12輛，最早的於1933年制造，最現代的是2009年和諧號動車組。此外，還展出了電務裝備分信號機、鐵路道岔、鋼軌、橋梁、閉塞設備以及車載設備等。
展品中，年齡最小的是剛剛“壹歲”的和諧號動車組，年齡最大的是107歲的電氣路牌機。據了解，展館中還為更新型的機車預留了“位置”，隨時迎接安家。
在陳列館內，排在第壹位的老機車是1907年美國生產的，當時的車速只有每小時55公裏，使用77年之後，1984年退役。
在老機車陳列區域，還出現了全國英雄列車——沈陽至北京的12次特快，1959年壹場大洪水中，該車乘務員與大水搏鬥3天3夜，保證了600多名乘客的安全。在機車展示區的東側，壹排排粗壯的鋼軌引人註意，因為高科技的運用，不僅實現了無縫鏈接，火車運行在上面時速可高達380公裏，而且終身無需維修。