黄浦江西岸，一座方正质朴的建筑拔地而起，与对岸的中国馆隔江相望。这就是呈现中国铁路辉煌发展历程的中国铁路馆。中国铁路馆牵手铁路人，为海内外宾朋倾情演绎“和谐铁路，创造美好生活新时空”的精彩主题。
中国铁路馆两端的方正空间，由古铜色金属网格装饰而成，代表城市印象。中间玻璃幕墙上以新光源LED灯带模拟铁路网，喻意铁路与城市紧密相连、互动发展，创造和谐美好的生活。
馆前，一组我国自主设计制造的时速380公里新一代高速动车组实物模型，代表了我国铁路现代化装备的最新成就。
中国铁路馆共两层，主展区位于二楼。参观者乘自动扶梯登上二楼，进厅左侧是一面长12.5米、高5米的巨大LED屏幕。画面显示：一列动车组列车停在站台，旅客陆续上车，列车启动快速驶向远方。这个名为“始发站”的展项，引导参观者开始一段穿越梦幻时空、体验铁路发展成就的和谐之旅。
第一展区集中展示中国铁路装备现代化、高速铁路建设运营、高原铁路建设运营等方面的新技术、新成就。中部的360度环形天幕、地幕为参观者展示环渤海、长三角、珠三角地区4小时交通圈所覆盖的区域和城市景观。
第二展区的主体是一座大屏幕3D影院，可容纳200个普通坐席和10个VIP坐席，所有座椅都由动车组生产厂家根据动车组列车座椅的质量标准精心制造和安装。
第三展区的两座仿真驾驶室模拟操纵台和窗外的动感景观，让参观者零距离体验列车在千里铁道线上飞驰的感受。
一楼的全国铁路调度指挥中心模拟台可供参观者模拟调度指挥操纵流程，体验铁路调度指挥等自主创新技术。
一楼还集中了商业服务区、铁路纪念品展示区和儿童乐园。这里的餐厅也独具铁路特色，环境布置模拟餐车，通过车窗外景色的快速移动，给人以在列车餐车就餐的感受。
