Работы по реконструкции начались осенью 2007 года. Приволжская железная дорога предоставила музею новое просторное помещение, включающее 4 зала для размещения экспозиции, а также комнаты для большого и малого архивов, кабинет директора, гардероб и удобные бытовые помещения.
После окончания отделочных работ, в мае 2008 года, началось обновление экспозиции, а также подбор новых экспонатов, отражающих современную деятельность Волгоградского отделения.
Вся экспозиция музея тематически разделена на 4 периода: начало строительства первых железнодорожных линий на территории Царицына, железные дороги в годы Гражданской и Великой Отечественной войн, современная деятельность Волгоградского отделения Приволжской магистрали.
Среди экспонатов представлены образцы современной железнодорожной формы командного состава и машинистов, пассажирские и служебные железнодорожные билеты 1862 года. Особое место занимает уникальный экспонат — стул, сделанный начальником станции Крутая (сейчас станция им. М. Горького) Захаром Басаргиным и впоследствии подаренный Алексею Пешкову (будущему писателю Максиму Горькому, который в 1888 — 90 гг. XIX века работал на станции весовщиком). Также посетители могут ознакомиться с личными вещами заместителя наркома путей СССР сообщения Сергея Багаева, который во время Великой Отечественной войны руководил действиям железнодорожников в осаждённом Сталинграде. Об Служба по связям с общественностью Приволжской железной дороги.