Музей разместился в шести тематических залах рядом с железнодорожным вокзалом. Здесь представлены модели поездов разных эпох, архивные документы, фотографии, чертежи строительства Полесских железных дорог, а также сведения о развитии железнодорожного транспорта.
Посетители могут увидеть деревянную вагонетку, первые образцы паровых двигателей, интерьеры старых вагонов и макеты первых вокзалов Беларуси. В коллекции также собраны рельсы, механизмы, сигнальные фонари, телефонные аппараты, кассовая техника, форменная одежда железнодорожников и старинные чемоданы.
Отдельное внимание привлекает коллекция подстаканников. По словам хранителя фондов Владислава Цвирко, именно эта витрина стала одной из самых популярных у гостей музея. Для будущих экспонатов даже оставили свободное место.
Экспозиция дополнена мультимедийными элементами и фотозонами. Гости могут услышать гудки паровозов, попробовать набрать текст азбукой Морзе, а также послушать записи концертов, которые когда-то проходили на Павловском железнодорожном вокзале.
В музее также воссоздали жилую комнату железнодорожника конца XIX – начала XX века и интерьер санитарного вагона. Отдельные залы посвящены Великой Отечественной войне, восстановлению железной дороги в советский период и современному этапу развития отрасли.