La estación de las Delicias se inauguró en 1880, doce años antes de que se hiciera la Estación de Atocha, que por aquel entonces era un simple “Embarcadero”.
Se construyó al lado del antiguo “Palacio de las Delicias del Río”, junto al Paseo de las Delicias, del que toma su nombre. En la actualidad los edificios construidos posteriormente a lo largo del Paseo impiden que se vea el edificio de la estación.
La estación de las Delicias es obra del ingeniero francés Èmile Cachelièvre y comenzó a construirse en 1879. Los principales materiales constructivos son el hierro y el cristal. La estructura de hierro se construyó siguiendo el sistema conocido como “sistema de Dion”, siendo la estación más antigua que se conserva construida con este sistema, Esta estructura metálica se construyó en Bélgica y se transportó a Madrid para su montaje.
La estación es un conjunto de edificios. El principal (la estación propiamente dicha) es el edificio de viajeros, consta de dos pabellones paralelos, uno para llegadas y otro para salidas, realizadas en ladrillo con 
una marquesina de cristal que cubría el acceso. Ambos pabellones están unidos entre sí por una gran nave central, de más altura sostenida por la estructura de hierro y con cubierta a dos aguas. Esta diferencia de altura se cubre con cristal lo que aporta gran luminosidad al edificio. En este espacio diáfano es donde se sitúan dos andenes y cinco vías. Desde 1930, año en que se reformó la estación, esta consta de tres andenes y cuatro vías.
Otras edificaciones que forman parte del conjunto de la estación de las Delicias son: los Muelles de Mercancías, cuatro en total y el edificio conocido como Fielato de Consumos, edificio dedicado a las oficinas para recaudación de los tributos de las mercancías y para el control sanitario de los alimentos que se transportaban.
La estación se construyó como terminal de la línea férrea que unía Madrid con Ciudad Real y fue inaugurada por el rey Alfonso XII, En 1883 se convirtió en estación internacional al ser el arranque de la línea de ferrocarril Madrid–Lisboa.
En 1969 dejó de prestar servicio al tráfico de viajeros manteniéndose como estación de mercancías hasta 1971, año en que se cerró hasta que en los años 80 del pasado siglo pasó a convertirse en la sede del Museo del Ferrocarril.
En la actualidad durante los meses de mayo, junio, septiembre y octubre, desde la estación de las Delicias sale el Tren de la Fresa, que realiza el trayecto Madrid–Aranjuez en un tren de época, en conmemoración al viaje inaugural del todavía “Embarcadero”, posteriormente estación del Mediodía que realizó la reina Isabel II.
Teniendo en cuenta que la estación del Mediodía se inauguró en 1891, la estación de las Delicias es la más antigua de Madrid construida en hierro y cristal.
El Museo del Ferrocarril abre sus puertas para permitir al público un 
“paseo” por la historia del tren en España, desde las máquinas de vapor al «modernísimo» TALGO. Incluso puedes tomar un tentempié en un elegante vagón restaurante. También ofrece diferentes exposiciones temporales, relacionadas con el mundo del ferrocarril. Además, el primer sábado de cada mes se puede disfrutar en el museo de una Feria de Juguetes y el segundo sábado de una Feria de Motores. Se accede al museo por debajo que la marquesina que, originalmente estaba situado en el pabellón de llegadas. La marquesina del pabellón de salidas se conserva en el mismo sitio desde su construcción.
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