沈陽蒸汽機(jī)車博物館新館位于鐵西新區(qū)重工街64號(hào)，鐵西森林公園內(nèi)。整個(gè)展廳建筑平面呈扇形，外觀為兩層，一層作為展示廳，二層設(shè)有觀光走廊，游客可在此俯瞰機(jī)車全貌。

新館主體建筑外觀以銀灰色為主色調(diào)，內(nèi)部分三個(gè)主要功能區(qū)，即一層半圓形展廳為老機(jī)車實(shí)物展廳；二樓環(huán)廊為愛國主義教育展廳、科普教育展廳等資料及實(shí)物分類展廳，以及多媒體演示廳等；三樓為辦公區(qū)。博物館在建設(shè)中增加了蒸汽機(jī)車酒吧、多媒體演示廳、詹天佑展廳等設(shè)施，此外還開辟專門展區(qū)，展示與蒸汽機(jī)車以及鐵路有關(guān)的實(shí)物，以實(shí)物展示機(jī)車原理及演變過程。包括展示一些老式的駝峰控制臺(tái)，道口信號(hào)燈、機(jī)車汽笛等。

在館內(nèi)，16臺(tái)蒸汽機(jī)車呈弧形排開，停放在各自的鐵軌上，分別產(chǎn)自1907年－1960年美國、日本、捷克、波蘭、德國、羅馬尼亞、比利時(shí)、蘇聯(lián)等國及我國。其中，1907年美國生產(chǎn)的PL1型、DB1型小型蒸汽機(jī)車，是整個(gè)蒸汽機(jī)車家庭中最古老的成員之一，還有我國1960年自行設(shè)計(jì)制造的QJ型蒸汽機(jī)車，這是新中國成立后第一批生產(chǎn)的鐵路機(jī)車。館內(nèi)還展有中國鐵路從1894年到現(xiàn)在的發(fā)展歷史圖片等。而館內(nèi)的明星當(dāng)數(shù)當(dāng)年日本侵華時(shí)在中國使用的“亞細(xì)亞”號(hào)，自沈陽蒸汽機(jī)車博物館成立一直就是“鎮(zhèn)館之寶”。據(jù)了解，“亞細(xì)亞”號(hào)當(dāng)時(shí)在日本僅生產(chǎn)了12臺(tái)。為了戰(zhàn)爭的需要，全部在中國服役，在東北地區(qū)擔(dān)任運(yùn)輸任務(wù)。抗日戰(zhàn)爭勝利后成為中國人民的戰(zhàn)利品，目前只剩下一臺(tái)。

展廳內(nèi)新增了3臺(tái)復(fù)制文物機(jī)車。其中有中國歷史上第一臺(tái)火車“龍?zhí)枴钡膹?fù)制品，還有新中國成立后的第一臺(tái)簡易機(jī)車。館內(nèi)設(shè)有“蒸汽機(jī)車展廳”、“機(jī)車模型廳”、“科普知識(shí)廳”等展示場地。為了加深游客對(duì)老機(jī)車的認(rèn)識(shí)，館內(nèi)還允許游客登上幾臺(tái)“老爺車”的駕駛室，過一把“火車司機(jī)”的癮。