Avfallet, som innehåller mjuka leksaker, plastpåsar och fotografier, upptäcktes av välgörenheten som driver Telford Steam Railway.
Platsen - som ägs av Network Rail - ligger nära A4169 nära Horsehay, rapporterar Shropshire Star.
Network Rail sa att det stödde en utredning av West Mercia polisen för att identifiera de skyldiga.
Läs mer om detta och andra nyheter för Shropshire
Network Rail sa att det hade övervakat platsen för att ta reda på vem som var ansvarig för fly-tippning.
Simon Masters, chef för medierelationer, sade: "Flygning orsakar stor misär för dem som bor i närheten, samt kostar skattebetalarna tiotusentals pund i saneringskostnader."
Paul Hughes, från Telford Steam Railway, en grupp som hyr ut en signallåda på platsen, sa att han först upptäckte soptippen före jul.
"Vi gjorde en rutin inspektion när vi upptäckte att det fanns några kommersiella flugtippning som gradvis ökade till vad som har blivit ett stort berg av avfall", sade han.
"Vi är alla vana vid att se någon lämna en gammal soffa eller sängöverkast men detta är i en helt annan skala."
Telford och Wrekin rådet sade att det arbetade med polisen och miljöbyrån.
Omkring 150 ton skräp har dumpats nära en populär ångjärnvägsattraktion i Shropshire.