D’entre totes les edificacions que conformen avui el Museu, la Rotonda de locomotores és sense dubte l’espai més característic. Peça fonamental als dipòsits de lcomotores de vapor, aquesta espècie de cotxera de forma circular està formada per una sèries de vies que conflueixen al pont giratori on es donava la volta a les locomotores per a invertir el sentit de la marxa i col·locarles a la via més adequada, doncs les màquines de vapor només podien circular en una dirección. El conjunt està format per 3 dipòsits d’aigua, un edifici semicircular, la Rotonda, per als vehicles i les vies que desenboquen al pont giratori. La col·lecció de 24 locomotores de vapor està considerada una de les més importants d’Europa. La Rotonda de Vilanova disposa de 12 vies cobertes i dotades de fossat. Encara que van ser molt nombroses. La Rotonda de Vilanova va ser construïda en els anys 20 del segle passat, d'acord a un bell estandarditzat amb trets de l'arquitectura industrial modernista. Sobre la coberta disposava d'unes xemeneies singulars per deixar sortir el fum i vapor de les màquines.