يُعد متحف المدينة المنورة بمحطة سكة حديد الحجاز, إطلالة لأهالي طيبة وزوارها على التراث الوطني وتعزيزاً للوعي بالقيمة التراثية للمكونات التاريخية التي تزخر بها المنطقة .

ويشتمل المتحف الذي فتحت أبوابه الهيئة العامة للسياحة والتراث الوطني خلال إجازة الصيف لاستقبال زواره, على مباني محطة سكة حديد الحجاز في المدينة المنورة التي تم ترميمها وتأهيلها، ومتحفاً لورشة إصلاح القاطرات بالمحطة، يعرض تاريخ سكة حديد الحجاز .

ويضم مبنى المحطة الرئيسة، قاعة المعارض الزائرة والمؤقتة، وقاعة المحاضرات والعرض المرئي، إلى جانب سوق الحرفيين، ومتجر المتحف، والمقهى الشعبي، ومطعم القطار الذي يشمل ترميم 12 عربة قطار كمطعم للعائلات، كما وتستخدم قاعات المتحف للعروض الأثرية والتاريخية، فيما يستخدم حرمه لإقامة بعض المهرجانات الثقافية .

وتحتوي مكونات المرحلة الأولى من المتحف على 14 قاعة عرض، تشمل بهو المتحف، وقاعات بيئة المدينة المنورة وتاريخها الطبيعي، والمدينة المنورة قبل الإسلام، والمدينة المنورة في العهد النبوي، وقاعة زوجات الرسول صلى الله عليه وسلم وأبناؤه ، وقاعتي الأنصار والمهاجرين، وقاعة المسجد النبوي الشريف، وقاعات المدينة المنورة في عهد الخلفاء الراشدين، وخلال العصور الإسلامية , وفي عهد الدولة السعودية الأولى، وفي عهد الدولة السعودية الثانية، وفي عهد الملك عبدالعزيز - رحمه الله - ، وقاعة التراث المديني .

أما المرحلة الثانية من المتحف فإنها تتضمن إنشاء مبنى بمساحة 12 ألف متر مربع، يحتوي خمس قاعات هي قاعة المدينة المنورة عبر العصور، وقاعة موجودات مكتبة الملك عبدالعزيز بالمدينة المنورة، وقاعة موجودات المسجد النبوي الشريف، وقاعة الطفل، وقاعة عيش السعودية، فيما تقام في هذه القاعات عروضاً رقمية تفاعلية تستخدم خلالها التقنيات السمعية والبصرية الحديثة، بهدف تجسيد تاريخ المدينة المنورة ومخططاتها العمرانية عبر المراحل المختلفة.