La edificación más característica del Museo tiene forma de cuarto de corona circular y se llama Rotonda. Esta singular construcción de los depósitos de locomotoras de vapor, también llamada “cocherón” y, en algunos países latinoamericanos, “casa redonda”, era el corazón de su sistema operativo. El histórico depósito de Vilanova alberga doce vías con fosos donde los operarios del ferrocarril desarrollaban las diferentes tareas de mantenimiento de las locomotoras de vapor. En ellas hoy se exponen los vehículos más valiosos y delicados de conservación de la colección del Museo.
La compañía ferroviaria MZA que tenía en Cataluña su red de explotación independiente (MZA-Red Catalana) construyó la edificación siguiendo el estilo modernista industrial de principios del siglo XX. Sobre la cubierta disponía originalmente chimeneas con salidas redondas para el humo y el vapor de las máquinas, unas estructuras que desaparecieron antes de la conversión en Museo. Desde su construcción en 1919, en este edificio se han documentado tres importantes actuaciones de rehabilitación y está pendiente un proyecto de intervención arquitectónica integral.
Las funciones que realizaban los ferroviarios en su interior eran las de engrase y preparación de las locomotoras para el servicio, el abastecimiento de materiales como carbón, grasa, arena o agua, las
operaciones de limpieza y conservación de los distintos elementos, la reparación de averías y también la organización del personal de conducción para asegurar los distintos servicios.
En los depósitos estaban adscritos empleados de distintas categorías, aunque los más numerosos eran los de tracción, maquinistas y fogoneros. Llegaron a trabajar hasta 900 empleados en el conjunto de
instalaciones de Vilanova, en una atmósfera llena de humo, hollín y grasa que hoy se puede rememorar visitando las antiguas instalaciones productivas.