上海地铁博物馆座落在吴中路1779号（位于在建万象城内），紧邻轨交10号线紫藤路站。总建筑面积5000平方米，其中一期开馆面积为2800平方米。整个展馆以地铁发展历史、地铁功能、地铁文化，地铁安全、世界地铁等几大板块，细述上海地铁的故事。
步入序厅，首先看到的是震撼的180度宽屏环幕影片。展厅中，从一份份泛黄的珍贵地铁史料文件，到进口的地铁列车模拟驾驶室，各种地铁史料及展品让人目不暇接。展厅深处是一段隧道，通过场景还原，等比例缩小建起的地铁隧道盾构掘进场景，展现了上海地铁在犹如“豆腐”的较差地质情况下，打造钢铁长城的艰辛。
上海地铁博物馆以“安全地铁、科技地铁、绿色地铁、人文地铁”为主题，沿着地铁轨迹，分别以地铁发展历史、地铁功能、地铁文化，地铁安全、世界地铁等几大板块进行布展和展示。力争打造出信息化、娱乐化、市民化、科普化一体的新时代专业博物馆。其中，既有《上海市地下铁道初步规划（草案）》、上海地铁站地质模型、向1号线致敬专区、地铁老职工捐赠印有上海地铁公司名称的餐碗等历史印迹强烈的展品，也有运用声光色效技术，呈现的上海地铁全网络实时客流数据屏、车站内部系统“X光”透视屏、虚拟列车DIY组装展品等通过最新展示技术呈现的科技展品。
通过巧妙的设计，观众观展期间，将投身多次体验活动中，甚至参与到“切水果”消除地铁乘车陋习、与世界地铁“合影”等互动游戏，潜移默化间，学到地铁专业知识，让人益智放松。
为吸引不同年龄段观众，特别是培养青少年兴趣，上海地铁博物馆还首次引进小型5D电影放映厅，试运营期间将放映影片《未来地铁历险记》，在3D立体效果的基础上增加动感座椅，刮风、下雪等环境特效，以使听觉、视觉、嗅觉、触觉等都犹如身临其境。
上海地铁博物馆总共2层的展馆，此次整体融入到在建中的万象城商业中心内。需要提醒的是，由于万象城商业中心尚在施工建设，截至2014年10月，周边施工环境仍较复杂。为方便广大市民，特别是响应轨道交通爱好者对地铁博物馆的期盼，申通地铁集团克服困难，在综合评估安全因素、场馆符合开馆条件等基础后，决定提前开馆试运营，让观众先睹为快。但周边配套、开馆时间等难免有不足之处，还请谅解。
上海地铁博物馆试运营期间，仅周二对散客开放，周三～周五为团体接待日，15人以上即成团。双休日及节假日暂不对外开放，敬请谅解。根据预先制定的预案，为防止大客流冲击，博物馆将对每日参观人数进行控制。散客和团体均需要通过电话或邮件预约。
