El Museo ocupa una superficie de 17.000 metros cuadrados que incluye el edificio de la antigua estación, el edificio de la exposición permanente, los andenes, la playa de vías, a nave polivalente y el recinto exterior del Museo. Actualmente hay recogidos más de 1100 elementos de todo tipo, entre ellos medio centenar de vehículos (locomotoras, coches de viajeros y vagones), señales, enclavamientos, farolas, básculas, máquinas de herramientas, telégrafos, teléfonos, fotografías etc., piezas que formarán parte de la presentación del ferrocarril como motor de desarrollo económico de Asturias.

El Museo ofrece más de 300 piezas en exposición, más de 50 piezas de material móvil. Una de las colecciones más interesantes es la de vehículos de vapor, restaurados, y algunos de ellos en funcionamiento. Además presenta otros elementos: carriles, traviesas, telégrafos, llaves, aceiteras, señales, teléfonos, silbatos, relojes, impresoras de billetes, marmitas, placas, rótulos...