リニューアルオープンした電車とバスの博物館

正面口（南口）を入ってまず目につくのがこのデハ3450形である。実車の頭部約1/3をカットして展示されている。運転台での操作により前方の車輪が動作し、また放送装置などの機器も扱えるようになっている。

車号は3456であるが、現役時代の3456号とは一部に差異が見受けられる。例えば、客用側引戸ガラスは1973(昭和48)年に小窓化されていたが、展示車は大窓である。その他にも乗務員室扉など各部で違いが見受けられ、その為にニセ3456号説まで出てきているが、開館に携わった方のお話を聞いたり、各資料を読む限りでは、実車を展示改造する際に他車の余剰部品（或いは新製?）を一部使用した可能性が考えられる。

ちなみに、3456号は1963(昭和38)年に、3450形の中で最初に車体・室内更新工事が行われた車両である。

運転シミュレーション体験ができ、当館の一番の目玉でもある。車体は8090系13次車（Tc2車）を元に制作され、車号は8090となっている。その後、実車でも8090号が登場したが、そちらは17次車（Tc1車）であり、別物である。

運転台操作により、前方の3面マルチスクリーンに乗務員室から撮影された風景が映し出され、田園都市線長津田〜二子玉川間の運転体験が行えるようになっている。なお、この映像は2002(平成14)年11月に撮影された。

客室内は、座席や天井部などの構造が分かるようになっており、よい教材となっている。また、実車が時代の流れに合わせて改良を成されているのに対し、このレプリカ車体はほぼ登場時のままを保っており、そのような意味でも貴重なサンプルである。

運転体験がメインな為、通常は電源を切られているが、字幕表示器や放送装置なども実際に動作する。なお、SRアンテナや冷房キセの再現は、高津時代のスペースの関係から省略されている。

先に記した3456号をカットした際、反対側切断面のうち3.7m分を510形時代に復元したものである。517号は3456号の旧番で、こちらはツーハンドルタイプの運転体験が行える。

当初はシミュレータ装置はなく、「最新型」8090系との室内構造の比較を目的に作られたようであるが、高津時代の館内リニューアルの際に8090系のスクリーンを更新するにあたり、従来使われていたもののお下がりを取り付けられた。また、その際に運転室部分の正面窓を二段窓から一段固定窓に変更されている。

玉川線で活躍していた204号車を展示保存している。

高津時代は屋外展示であったため、晩年には室内に冷房を取り付けられていたが、現在では室内展示な為、再び撤去されている。

なお、同車は1969(昭和44)年の廃車後、多摩川園で保存されていたが、閉園に伴い高津駅コンコースへ。その後、モハ510号が同地に置かれることとなり、一旦倉庫地へ避難した後、1991(平成3)年に高津3号館へ移動された。更に博物館の移転により、2002(平成14)年11月に宮崎台に輸送されるという、幾度もの移動劇を繰り返している。

1989(平成元)年に引退したデハ3450形の1号車である3450号を登場時の姿に復元し、保存展示しているものである。高津時代は年に数回の公開時しか車内に立ち入れなかったが、現在では運転室も含め、常時公開されている。

屋外展示な為、客室内には空調装置が整備されたが、座席下に設置されており、外観上目立たないようになっている。周囲が暗くなると、室内常用白熱灯などが点灯し、ノスタルジックな気分に浸ることができる。なお、吊革は危険防止のため、宮崎台オープン直後に全て取り外されている。

鉄道車両以外の実物展示品については、概要のみを簡素に述べる。

博物館1階には路線バス（日野RB10型）と初代東急コーチ（シミュレータ用展示）が置かれている。どちらも、展示形態に合わせて若干の改造が成されている。

イベント館にはYS-11機の頭頂部があり、フライトシミュレータ体験をすることができる。