「桃園軌道願景館」的建築本體為2016年8月登錄為歷史建築的「桃園車站舊倉庫」。日治時期西部縱貫鐵路開通後，鐵道成為最重要的運輸與經濟命脈，臺灣各大小車站周遭均築起一棟棟官營或私人民營的倉庫，作為調節鐵道貨物運輸的重要倉儲空間。倉儲貨物從米穀、肥料、水果至工業產品應有盡有，見證著縱貫鐵道運輸倉庫發展歷史。
桃園軌道願景館延續桃園火車站的歷史記憶，以新模式修復活化，館內配置桃園軌道歷史展示空間、實體小火車體驗區、3D多媒體互動區、軌道及模型展示空間、軌道交通圖書室以及市民諮詢櫃台，館外除了有廣場活動區，並展示全台第一具開放式實體潛盾機，呈現桃園軌道過去、現在及未來的樣貌！
桃園正在規劃建置 「三心六線」路網 ，「三心」是桃園、中壢都會區及航空城特區，「六線」是機場捷運、捷連綠綠、綠線中壢延伸線、捷運棕線、三鶯延伸線及臺鐵桃園段地下化，讓北北桃成為一小時軌道生活圈，環環相扣三核心，美好串聯六大軌道，桃園將成為具國際新興競爭力的便捷活力城市。
本歷史建築為西式木屋架風格的素面磚造倉庫，磚造外牆面覆水泥砂漿，室內縱向砌築三道磚牆﹔正面設有大量門窗開口，山牆面上開有拱形百葉窗及短形上下推拉窗，屋簷水泥設計加厚橫條，縱向兩側設有扶壁突出加強結構，屋面開有三角老虎窗加強通風，屋架則採「偶柱式」木桁架。