柴電工場為過往臺北機廠維修柴油動力車輛的場域，經過修復與再利用工程後，轉化為展覽空間。
透過這座1962年啟用、歷經且見證臺灣鐵道產業孌遷與發展的工場，鐵博在此規劃〈動力．火車一一柴電工場常設展〉，闡述「鐵道動力」、「鐵道車輛」、「古蹟與歷史」、「保存與修復」等主題。
尤其在「鐵道動力」展區，展示平常難以窺見、柴電機車內部的重要部件，並結合影音、聲光、鐵道技術圖面等素材，不僅讓大眾更易理解相關知識，也帶來豐富的感官體驗。
以古蹟文資精神進行修復，將超過2,000坪的柴電工廠轉化為博物館展示空間。
精選24輛歷經考證修復的典藏車輛，呈現柴電工場展區的恢弘氣勢。
以天車吊掛S212號柴電機車引擎罩，搭配巨型滑軌螢幕，宛如電腦斷層掃描般，透視柴電機車部件及作動原理。
藉由機械裝置吊掛牽引馬達電樞模型，搭配螢幕播映電樞檢修流程，形塑虛實整合的沉浸式劇場展演。