京都鉄道博物館の2大目玉アトラクションといえば、本物の蒸気機関車が牽引する「SLスチーム号」と、JR西日本の運転士が実際に使用する訓練機器と同等のクオリティを誇る「運転シミュレータ」です。これらを体験できるかどうかが、1日の充実度を決定づけます。
SLスチーム号の運行時間は、通常期で1日複数回（概ね11:00頃から16:00頃まで、30分〜60分間隔）設定されています。往復約1kmの線路を煙と汽笛を上げながら約10分間走行し、梅小路公園の豊かな緑とJR京都線の走行列車を車窓から眺める贅沢な時間を味わえます。乗車券はSLのりば付近の自動券売機で当日購入するシステム（一般・大学生・高校生300円、中学生・小学生・幼児100円）となっており、休日の午後は早い時間帯に完売するケースもあるため、入館後午前中のうちに確保するのが鉄則です。
一方、本館2階にある運転シミュレータの予約と抽選は、スマートフォン等を用いた当日抽選方式が採用されています。入館券記載の二次元コードを読み取ってエントリーし、指定された時間に当選番号が発表される仕組みです。当選倍率は休日になると数倍に跳ね上がる傾向にあります。朝一番の入館直後に家族全員分の抽選エントリーを済ませることが、当選確率を引き上げる唯一のアクションです。
