Il museo ripercorre, con numerose testimonianze, le più importanti tappe della storia delle ferrovie in Sardegna. Il fine originario era quello di conservare le testimonianza di archeologia industriale conservate sino ai giorni nostri. Le attività ebbero inizio nel 1860, con la fondazione della Compagnia Reale delle Ferrovie Sarde (italo-inglese). I lavori, condotti su progetto dell'ingegnere Benjamin Piercy, portarono, tra il 1863 ed il 1883, alla realizzazione di 400 km di rete a scartamento normale. A questi si aggiunsero, tra il 1886 ed il 1897, le cosiddette "complementari" a scartamento ridotto.

Il museo, che raccoglie più di 100 testimonianze della storia sarda delle ferrovie, espone svariato materiale: fotografie d'epoca, un telegrafo delle Ferrovie Reali, macchinari, spezzoni di rotaia, un modello funzionante della nave traghetto Gennargentu, mobili per biglietteria e sala d'attesa, lampade, orologi, strumenti di lavoro ferroviari, casseforti a muro con aperture segrete e persino un salotto proveniente dal treno reale sardo, molto caratteristico, in quanto dotato di poltroncine ad altezza ridotta realizzate ad hoc per la statura del re Vittorio Emanuele III.