Открытие музея стало одним из мероприятий, осуществляемых Северной железной дорогой в рамках празднования 60-й годовщины Победы в Великой Отечественной войне.

Музей ведет свою историю с 9 января 1967 года. Создан он был на базе существующего в те годы народного музея в честь 50-летия Советской власти; тогда в нем насчитывалось 6 больших и 6 малых стендов.

Основную часть богатейшего фонда составляют фотографии, многие из которых, в частности уникальные снимки конца 19 и начала 20 веков, являются настоящими раритетами. В феврале 2005 года музей впервые в своей истории закрылся на капитальный ремонт, в ходе которого к оформлению экспозиции были привлечены дизайнеры. Новейшие технологии позволили не только сохранить основную концепцию музея, но и расширить и дополнить ее.

Площадь музея разбита на два помещения, в которых сегодня располагаются 35 стендов. В большом зале собраны материалы о прошлом Северной железной дороги и ее Ярославского отделения в контексте истории России, о возникновении и развитии железнодорожного транспорта в России в целом. Во втором, малом, зале представлены материалы о сегодняшнем дне как Ярославского отделения СЖД, так и открытого акционерного общества "Российские железные дороги", а также о перспективе их развития в будущем.

После обновления музея в экспозиции появились новые блоки, посвященные Ярославлю как перекрестку главных торговых путей России в 19 веке, а также образованию общества Московской и Ярославской железных дорог, паровозостроению и развитию технологий в 19 веке. Кроме того, здесь широко представлены материалы военно-исторического блока (революция 1905 года и участие в ней железнодорожников, становление Советской власти, Великая Отечественная война), сообщила служба по связям с общественностью СЖД.