Em 1998 o piso superior do prédio principal da estação ferroviária foi cedido à Prefeitura de São Carlos para armazenar o arquivo histórico da cidade produzido pela administração pública. Os documentos eram guardados pela Fundação Pró-Memória de São Carlos, órgão criado através da Lei nº 10.655, de 12 de julho de 1993.
Originalmente, a Pró-Memória foi criada para reunir e preservar documentos produzidos pela administração pública municipal. Mais tarde, sua lei de criação foi modificada e a instituição estabeleceu sua finalidade na preservação e difusão do patrimônio histórico e cultural de São Carlos.
O crescimento acelerado e as transformações experimentadas pela cidade, principalmente a partir dos anos 1990, expuseram novas questões ao governo e a sociedade local. As necessidades sociais atreladas ao desenvolvimento urbano e a identidade local mobiliaram diferentes grupos, em especial os ligados às universidades são-carlenses, no sentido de planificar e buscar garantir transformações saudáveis para a cidade. Foram dessas mobilizações que projetos, como o plano diretor e a criação da Pró-Memória, visando a preservação do patrimônio histórico, ganharam fôlego e efetivo trabalho a partir dos anos 2000.
Nos primeiros anos de uso do prédio da estação, a Pró-Memória ocupou o piso superior para fazer o levantamento inicial e organizar os arquivos recebidos de diferentes órgãos da administração municipal. Com o tempo, outras salas foram sendo cedidas e os arquivos passaram a ocupar os depósitos existentes no térreo.
Em 2001, a Prefeitura instaurou o projeto Estação Cultura que pretendeu adequar o edifício aos novos usos, como sede da Fundação Pró-Memória de São Carlos. Foram executadas, na ocasião, diversas obras visando adequar os espaços, preservando o máximo possível as características originais da construção.
O prédio também foi sede do Departamento de Artes e Cultura – depois Coordenadoria de Artes e Cultura –, transferido em 2015, e do Museu de São Carlos, criado em 2012 a partir do acervo do Museu Histórico e Pedagógico Cerqueira César e que ocupa parte do piso térreo da estação desde o final dos anos 1990.
Nos anos seguintes, a Pró-Memória empreendeu diversas obras de preservação e adequação do prédio e de seu entorno, visando a conservação e melhor usufruto do patrimônio pela população local e pelos visitantes.
Em 2009, como parte de um conjunto de medidas que visavam a preservação do patrimônio ferroviário são-carlense, a locomotiva Baldwin ou American, datada de 1891 e que foi uma das primeiras marias-fumaças a transportar pessoas e produtos pelas estradas que passavam por São Carlos, foi transferida da Praça Brasil para a plataforma da estação ferroviária onde, em 2013, passou por um longo processo de restauro visando sua salvaguarda. O trabalho foi executado por voluntários sob coordenação da Associação Brasileira de Preservação Ferroviária (ABPF), responsável pelo projeto de restauração da máquina.
A cessão definitiva do prédio da estação ferroviária à Prefeitura de São Carlos aconteceu apenas em 2012, através da assinatura de termo com a Superintendência do Patrimônio da União, um dos órgão responsáveis pela preservação do patrimônio ferroviário desde a extinção da RFFSA em 2007.
De 2013 a 2017, várias obras de acessibilidade aos portadores de necessidades especiais foram realizadas. Outras adequações de destaque realizadas neste período foram a recuperação do Jardim da Estação, abandonado há muitos anos e que teve seus caminhos, canteiros e paisagismo recuperados e modernizados para os visitantes.
É desenvolvido um plano de adaptação e eliminação de barreiras arquitetônicas no edifício. São realizadas as seguintes obras: construção de acesso pavimentado à rua General Osório; instalação de gradil de proteção; instalação do corrimão na entrada do prédio; instalação de plataforma elevatória; adaptação dos sanitários externos; criação de vagas de estacionamento para deficiente; construção de rampa de acesso lateral à plataforma; calçamento e pavimentação do jardim; e colocação de piso tátil na calçada da oficina.
De forma geral, as alterações implementadas nos últimos anos têm seguido técnicas e métodos de preservação, restauro e adequação a novos usos instruídos em diferentes cartas de restauro e pesquisas voltadas à conservação do patrimônio histórico-cultural em nível nacional e internacional. As características originais encontradas quando da posse do prédio pela Fundação Pró-Memória em 1998 têm sido tratadas e mantidas, num contínuo trabalho de preservação e de estudo. Reflexo positivo das políticas e ações implementadas é o retorno da população local e o aumento do número de visitantes turísticos, respondendo ao uso cultural e aos projetos de educação patrimonial empreendidos pela instituição responsável pela estação ferroviária.