苗栗火車頭園區

苗栗車站西出口出來就是火車頭園區的入口。入園需收費：成人100元、兒童50元。開放時間為每日9:00至17:30，全年無休。不過，戶外展示區可免費參觀。

模仿莒光號設計的石鍋餐廳非常引人注目，園內還有麵包店與其他餐廳等各種飲食設施。入園時會發放價值50元的優惠券，可於上述店舖使用。由於允許短暫出園，也有遊客會前往苗栗車站購買台鐵便當後再返回參觀。

轉車台展示館展示了CT152機車。因地面平坦，轉車台結構不易察覺，但每日有四次轉車展示，可從二樓俯瞰觀賞。CT150型與日本的8620型相同，為1918年由汽車製造株式會社生產（製造編號358），供當時的台灣總督府鐵道使用。最初形式為500型，後改為C95型，戰後定名為CT150型，為台灣使用數量最多的蒸汽機車，共有43輛。

列車展示館與轉車台展示館二樓相通，除可從上方觀賞保存車輛外，亦展出模型、臂木式號誌機、轉轍器、閉塞用平板等鐵道設施，並設有兒童問答專區。

DT560型是以日本9600型為藍本、由台灣鐵路管理局獨自設計的機車。1919至1920年，由美國ALCO公司（斯克內克塔迪工廠）製造14輛，是日本設計的機車在美國製造的少見案例。目前僅此一輛保存。

R0型是臺灣鐵路管理局首批引進的柴油機車，由日立製作所水戶工場於1959年製造，共計11輛。R6即為其中的第6號車，製造編號為192421-6。當時日本國鐵向日立借用了剛完工的1號機（後來成為臺鐵R1號），以「DF91型」之名進行為期一個月的各種試驗。
該系列機車配備了德國MAN公司設計的引擎，但因故障頻繁表現不佳，1971年有6輛機車於台北機廠改裝為美國GM公司製的引擎。然而更換引擎後表現仍不理想，至1999年止全部車輛皆已除籍報廢。

S300型是用於調車與支線列車的電力傳動柴油機車，於1965年由美國GM公司製造21輛。因用於支線，最高速度僅75公里／小時，且未配備總括控制裝置。其體積小、經濟性佳，但性能有限，1996至1997年間陸續除籍。

開放式車廂的三等車25TPK2053製於1921年，由戰前的台北鐵道工場建造，原為ホハ2070型2076號。戰後改稱TP2076，1965年改為TPK2053，後來又改造為ES2053供事業用，並於1996年恢復原貌。

EMU100型為台灣首次引進的電聯車，1979年配合西部幹線全線電氣化，由英國GEC公司製造13編成共65輛。擔任自強號列車，曾創下台北至高雄4小時10分直達的紀錄。2009年6月退役，因造型優雅而有「英國貴婦」之稱。

E300型電力機車於1978年由美國GE公司製造，共39輛。外觀與E200、E400型幾乎相同，但設備略有不同。E300型未配備交流發電機，無法為客車冷氣供電，因此牽引空調客車時必須另掛電源車。

此為事故救援用車輛，於1950年由日立製造，遇列車出軌時可動用吊車吊起事故車恢復軌道。編成包含載有零件的平車（類似日本國鐵的コ型貨車）、重油蒸汽機驅動的起重車與炭水車，共3輛構成一組。車輛自重90公噸，可吊重65公噸，並可自行以5公里時速移動。

E100型為台鐵最早引進的電力機車，1976年由南非UCW公司製造，透過英國GEC公司進口20輛。未搭載交流發電機，無法供應冷氣電源，因此主要牽引貨車與無冷氣客車。至2007年全數退役，目前僅保存E101號。

戶外展示區免費參觀。此車輛為1970年由東急車輛製造，為台東線窄軌時代供光華號柴油特急列車使用的無動力拖車（相當於日本國鐵的キサハ）。1982年改軌後停用，1985年9月曾在澎湖縣文化中心展示，後因嚴重腐蝕，1999年10月送至台北機廠整修後移至本館展示。

台東線於1968年引進LDH200型窄軌柴油機車，以推動柴油化。但當時製糖業興盛，對柴油機車的需求甚高，花蓮機廠遂利用現有的引擎與轉向架，自行設計並於1970年製造出LDH101。隨著台東線於1982年改軌，能引進更高性能的機車，因此本車被淘汰報廢。

1980年代，台灣經濟快速成長，自強號特急的需求也隨之增加，卻長期面臨運能不足問題。為此，台鐵向南非的聯合車輛與車廂公司（Union Carriage & Wagon）訂購了11編成共33輛新型電聯車，並於1987年投入營運。初期為EMU200型，2001年起進行改造，塗裝改為白底配酒紅色，車頭並加入如斑馬般的條紋，因此被稱為「紅斑馬」。全車於2022年正式除籍。