La col·lecció de vehicles Talgo és altra de les joies del Museu. Està formada en primer lloc per una composició (locomotora i quatre cotxes) de Talgo II que, construït el 1950, va ser el primer model en funcionament comercial. Un cap seleccionat de locomotora a Talgo III dóna accés al Museu. Existeixen a més dues locomotores de les sèries 353 i 354 en estat de funcionament, així com una branca de Talgo RD que, per raons d’espai, no es troba situada a les instal·lacions del Museu. Amb motiu dels 25 anys del Museu, s’ha obert un nou àmbit anomenat Espai Talgo on es mostra la història de la companyia Patentes Talgo i el seu paper innovador en tecnologia ferroviària.