El Museo Ferroviario fue inaugurado en 1984 en el marco de un convenio suscrito en 1980 entre la I. Municipalidad de Santiago y la Empresa de Ferrocarriles del Estado. Siendo en 1985 traspasada su administración a la Corporación Privada para la Divulgación de la Ciencia y la Tecnología.

El Museo contiene la colección de material ferroviario más importante de Chile y de Latinoamericana, que se formó en base a las piezas de la era del vapor que se fueron guardando en la Maestranza de San Bernardo (hoy desaparecida).

En la década de 1960, la Empresa de Ferrocarriles del Estado resolvió mantener las piezas de tipo 57, 70 y 80 prescindiendo de las restantes que fueron paulatinamente dadas de baja, muchas de las cuales llegaron a la Maestranza de San Bernardo para su desguace, donde fueron, sin embargo conservadas y restauradas pasando constituir el grueso de la colección del Museo.

Las piezas que se exponen fueron cuidadosamente seleccionadas por su valor histórico y por sus características técnicas. Si bien se trata de piezas estáticas, todas tienen el potencial de volver a funcionar, siendo varias de ellas los únicos ejemplares conservados de sus respectivos géneros.

Se declararon Monumento histórico en el 2006, 22 piezas pertenecientes a la Colección del Museo Ferroviario de Santiago que corresponden a: 15 locomotoras a vapor, un vagón, un bogie de madera, un caballo de agua y cuatro coches, donde destaca el Coche Presidencial, destinado al traslado de los Presidentes de la Republicas a principios del siglo XX.