Экспозиция музея посвящена истории создания и развития авиации и космонавтики в России с момента зарождения до наших дней. Исторические материалы и музейные раритеты размещены в восьми залах в хронологическом порядке.
В музее хранится более 1 200 экспонатов, в том числе имеется коллекция моделей авиационных и космических летательных аппаратов (свыше 300 единиц), натурных авиационных двигателей, образцов авиационного вооружения и боеприпасов, а также значительное количество авторских скульптурных работ, по авиационно-космической тематике. Работает видеосалон и научно-техническая библиотека, насчитывающая свыше 12 500 единиц хранения (книг, журналов, альбомов). В фототеке насчитывается более 28 000 исторических фотографий и негативов.
Музей проводит обзорные и тематические экскурсии, показ видеофильмов по авиационно-космической тематике для посетителей организует и проводит вечера и выставки, посвященные памятным датам и видным деятелям авиации и космонавтики, встречи с молодежью и ветеранами. Экспозиции залов постоянно обновляются и пополняются уникальными образцами отечественной авиации и космонавтики (натурными экспонатами и моделями).
Продолжительность экскурсии 1 час