珠江边，一列列不同年代、车型的火车停放在露天广场上。这里原来是粤汉铁路南端始发站黄沙站，现在被改造成华南地区最大的铁路博物馆——广州铁路博物馆，博物馆的整体建筑仍保留了车站基本的原始风貌。
广州铁路博物馆集收藏、展陈、科普、教育等功能于一体，藏有4000余件历史文物和老物件，多维度呈现了铁路发展史。
博物馆分为两个室内展馆和一个露天展区。1号馆由“艰辛历程”“新生之路”“开拓先行”“高铁时代”“继往开来”5个展厅组成，展现广州铁路从蒸汽火车到高铁的百年发展历史；2号馆展出铁路工业遗产和铁路老物件。
露天展区主要展示部分机车、车辆、线路、信号等铁路设备。在广州铁路博物馆的广场上，还有“轨道上的大湾区”主题展览。展览外观采用铁路站房元素，通过手绘形式展现广州白云站、新塘站、惠州北站等车站站房的魅力。
铁路，发端于近代西方工业革命时期，是人类社会发展和文明进步的推动器。广州铁路历史由清末粤汉铁路拉开序幕。粤汉铁路现为京广铁路南段，从广州到武昌，全长1095.6千米。自1896年10月清政府开始议筑，1901年12月动工，至1936年9月全线通车，历时40年。这一时期，广三铁路、广九铁路分别于1903年和1911年建成通车，并相继贯通粤汉线，构成了中国南方铁路的雏形。
进入广州铁路博物馆1号馆第一展厅，两块粤汉铁路界碑摆放在显眼处。界碑分别在广东韶关和湖南郴州境内被发现，用来显示铁路的界线，如今已有100多年历史。一块界碑四面刻着“粤汉铁路”字样，另一块两面只有“粤汉”两字。
在展厅正中间抬头往上看，按照实体等比例缩小复制而成的粤汉铁路湘粤两省省界桥同样引人注目。省界桥原桥长126米、宽6米、高50余米，屹立在广东坪石和湖南白石渡之间，是粤汉铁路南岭段的重要咽喉，见证了修建粤汉铁路的艰难岁月。1988年，衡广铁路复线建成通车后，省界桥“退役”，现在仍矗立在湘粤两省交界处。
展厅内还展出了博物馆的“镇馆之宝”——“飞轮”徽章。这枚徽章是我国铁路使用最早的标志，为银制品，于1919年设计制作。徽章造型为一个机车动轮两侧插上飞翼，寓意着铁路的飞速发展。
说到粤汉铁路，绕不开“中国铁路之父”詹天佑。詹天佑是我国近代铁路工程专家、杰出的爱国者。1905—1909年，詹天佑主持修建中国自主设计并建造的第一条铁路——京张铁路，巧设“竖井开凿法”和“人”字形线路。他在筹划修建沪嘉、洛潼、津芦、锦州、萍醴、新易、潮汕、粤汉等铁路中成绩斐然，著有《铁路名词表》《京张铁路工程纪略》等。
1910年，詹天佑从外地回到广州，出任商办广东粤汉铁路总公司总经理兼总工程师。他在黄沙办公，不远处的恩宁路十二甫西街芽菜巷42号有间西关大屋便是他的故居。1911年辛亥革命爆发，广州许多官商逃往港澳。詹天佑是清廷邮传部技术官员，且是二品大员，友人劝其离开，但他以铁路事业为重，坚持与下属一起留下。1912年3月，詹天佑指挥工人建成粤汉铁路广州至连江口段。
百年间，从蒸汽机车到内燃机车，从电力机车到快速列车，从“和谐号”到“复兴号”，在詹天佑奋斗过的土地上，中国铁路从“追赶者”变为“领跑者”，见证广州不断腾飞。中国高铁从引进吸收到自主创新，从零的突破到领跑世界，成为中国装备制造的一张亮丽名片。
博物馆1号馆第四展厅的动车组沙盘展示了“蓝暖男”“绿巨人”“黄医生”等11种动车组的模型。观众可以通过触摸屏查询了解各型号动车组，相应车型还会亮灯显示。