2年11月15日，其中10台馆藏的蒸汽机车被搬运至新馆内，这也是中华人民共和国建国以来首次用汽车运输整台蒸汽机车。2003年8月8日，新馆正式开放，改称沈阳蒸汽机车博物馆，是当时中国最大的蒸汽机车博物馆。与1984年建馆时相比，收藏的蒸汽机车增加了从罗马尼亚进口的DK5型蒸汽机车及沈局连段SL-757号蒸汽机车，达到15台。
第三代场馆.2005年3月，为迎接即将举办的2006年沈阳世界园艺博览会，沈阳市政府将沈阳蒸汽机车博物馆从沈阳植物园迁出，在沈阳市铁西区重工北街64号森林公