La Compagnie du Chemin de Fer de Semur en Vallon est une association de bénévoles. L’aventure a commencé en 1968, avec un petit train à voies de 60 autour d’un plan d’eau en 1972. Année après année le petit train a grandi, le parcours a évolué, du nouveau matériel est récupéré dans des carrières ou d’anciennes mines, puis en 1980 il lui est proposé une voiture de rame Sprague du Métro parisien, ce fut la naissance du Musée.
Depuis, d’autres voitures ou locotracteurs furent récupérés, tant à voie normale qu’en voie étroite de 60 cm.
En 2010 la CEMNAD (Comité Evryen pour la création du Musée National Decauville) propose d’accueillir sa collection car il devenait impossible de réaliser ce Musée à Évry.
Une importante partie du matériel que sauvegardé était fabriqué par Decauville, donc l’idée de dédier le Musée à ce fabricant rapidement germé, d’autant plus que le projet de bâtiment du futur musée était à l’étude.
Le bâtiment du Musée a été terminé en 2013, il abrite maintenant l’essentiel du matériel sauvegardé, à l’exception du matériel en voie de 60 servant à l’exploitation du train touristique.
Le site se compose d’une gare où les visiteurs sont accueillis, avec un large parking, un réseau constitué d’éléments de voies de 60 cm portables (c’est ce que l’on appelle la « voie Decauville » du nom de son inventeur Paul Decauville) un Muséotrain dédié en grande partie à l’œuvre de Paul Decauville, une gare « Decauville » et le dépôt.