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

新館主體建筑外觀以銀灰色為主色調，內部分三個主要功能區(qū)，即一層半圓形展廳為老機車實物展廳；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)。博物館在建設中增加了蒸汽機車酒吧、多媒體演示廳、詹天佑展廳等設施，此外還開辟專門展區(qū)，展示與蒸汽機車以及鐵路有關的實物，以實物展示機車原理及演變過程。包括展示一些老式的駝峰控制臺，道口信號燈、機車汽笛等。

在館內，16臺蒸汽機車呈弧形排開，停放在各自的鐵軌上，分別產自1907年－1960年美國、日本、捷克、波蘭、德國、羅馬尼亞、比利時、蘇聯等國及我國。其中，1907年美國生產的PL1型、DB1型小型蒸汽機車，是整個蒸汽機車家庭中最古老的成員之一，還有我國1960年自行設計制造的QJ型蒸汽機車，這是新中國成立后第一批生產的鐵路機車。館內還展有中國鐵路從1894年到現在的發(fā)展歷史圖片等。而館內的明星當數當年日本侵華時在中國使用的“亞細亞”號，自沈陽蒸汽機車博物館成立一直就是“鎮(zhèn)館之寶”。據了解，“亞細亞”號當時在日本僅生產了12臺。為了戰(zhàn)爭的需要，全部在中國服役，在東北地區(qū)擔任運輸任務?？谷諔?zhàn)爭勝利后成為中國人民的戰(zhàn)利品，目前只剩下一臺。

展廳內新增了3臺復制文物機車。其中有中國歷史上第一臺火車“龍?zhí)枴钡膹椭破?，還有新中國成立后的第一臺簡易機車。館內設有“蒸汽機車展廳”、“機車模型廳”、“科普知識廳”等展示場地。為了加深游客對老機車的認識，館內還允許游客登上幾臺“老爺車”的駕駛室，過一把“火車司機”的癮。