Un museo ferroviario è un museo dedicato alla storia o alla tecnologia del trasporto ferroviario. Può comprendere locomotive (a vapore, diesel, elettriche e sperimentali), vetture ferroviarie, carri, veicoli di servizio e manutenzione e tram; può esporre segnali ferroviari, attrezzi e vestimenti specifici.
Alcuni musei ferroviari comprendono anche brevi ferrovie dismesse al servizio ordinario o tracciati ferroviari su cui è possibile movimentare il materiale rotabile funzionante.
Il museo ferroviario più grande del Paese è la Cité du train, a Mulhouse.
Il Verkehrsmuseum Nürnberg, a Norimberga, ospita il museo nazionale delle Deutsche Bahn.
Esistono vari musei gestiti sia da Fondazione FS Italiane che da associazioni private in varie regioni italiane.
Padiglioni a tema ferroviario sono presenti anche al Museo nazionale della scienza e della tecnologia Leonardo da Vinci di Milano e al Museo delle industrie e del lavoro del Saronnese di Saronno.