10 апреля 1981 г. Открыт музей космонавтики.

В Москве в основании монумента-обелиска «Покорителям космоса» открыт Мемориальный музей космонавтики.

Идея создания Мемориального музея космонавтики принадлежит основоположнику советского ракетостроения Сергею Королёву. Основной миссией музея стали популяризация космонавтики и сохранение научно-технического наследия российской космической эпохи. Музею были отведены помещения в стилобатном основании монумента «Покорителям космоса» на Аллее Космонавтов ВДНХ.

Залы находились ниже уровня земли на глубине пяти метров, изначально его площадь составляла 3204 м². Оформление интерьеров и экспозиции было поручено художнику Олегу Петровичу Ломако. По его замыслу залы должны создавать иллюзию присутствия в космическом пространстве. Помещения музея были декорированы в различных техниках с применением самых современных на тот момент материалов. В оформлении главного зала центральное место занимала скульптура космонавта на фоне яркого витражного панно.

Спустя двадцать лет после открытия помещения пришли в аварийное состояние: участились протечки, промерзание конструкций, была повреждена облицовка основания монумента. В 2006 году Музей космонавтики посетили мэр Москвы Юрий Лужков и группа членов столичного правительства, а также космонавты Павел Попович, Виктор Горбатко и Владимир Джанибеков. После их визита было решено отреставрировать музей, увеличить его площадь и обновить экспозицию.

Работы над музеем прошли одновременно с масштабной реконструкцией Аллеи Космонавтов В 2006—2009 годах, тогда же был реставрирован монумент «Покорителям Космоса». Основной целью реконструкции музея было преобразование его в интерактивное пространство:

Добавляются интерактивные экспонаты, самые настоящие тренажеры, точно такие же, которые установлены в Центре подготовки космонавтов имени Гагарина. Будут тренажеры, на которых посетители смогут испытать себя и попытаться состыковаться в ручном режиме с бортом Международной космической станции. Будет тренажёр, на котором человек сможет испытать себя на участке спуска.

В ходе реконструкции музей был расширен до 8000 м², выставочная площадь выросла до 3720 м². С помощью перекрытия пространства между лестницами у главного входа был создан новый просторный вестибюль, экспозиционных залов стало четыре, их площади разделили на девять тематических зон.

Новые интерьеры и экспозиция были оформлены группой архитекторов и художников под руководством народного художника России Салавата Щербакова. Осмотр открывает вводный зал «История мироздания», за ним следуют залы «Утро космической эры», «Творцы космической эры», «Международное сотрудничество в космосе» и «Международный космический парк».

Стены последующих залов декорированы гипсовыми барельефами в форме созвездий, на потолках изображены планеты Солнечной системы и карта звёздного неба, созданная художниками-граффитистами.

После реконструкции были открыты образовательный центр с конференц-залом, библиотека и кафе. Также были созданы фондохранилище и технические помещения, организована безбарьерная среда для маломобильных посетителей и появился доступ к беспроводному интернету. Новый кинозал был оформлен под кабину звездолёта. В новой части музея появился филиал Центра управления полётами, на экране которого в прямом эфире показывается перемещение МКС и проходят прямые включения связи с космонавтами.

Торжественное открытие обновлённого музея состоялось 12 апреля 2009 года. Церемонию посетили советские космонавты Валентина Терешкова и Павел Попович.

Музейная коллекция была основана в 1969 году, к 2020 году она достигла 100 тысяч единиц хранения. Собрание делится на 12 тематических фондов, в них хранятся образцы космической техники, вещественные реликвии, документы, газеты, фотографии и негативы, аудио- и видеозаписи, почтовые марки, живопись и художественная полиграфия. Большая часть экспонатов поступает в фонды путём дарения, стоимость уникальных экземпляров не подлежит оценке.

Постоянная экспозиция музея делится на разделы «История мироздания», «Утро космической эры», «Творцы космической эры», «Пилотируемая космонавтика», «Исследование Луны и планет Солнечной системы», «Космонавтика — человечеству», «Международное сотрудничество в космосе» и «Международный космический парк».

«Утро космической эры» отражает историю раннего периода освоения космоса на примере первого оборудования — спутников, скафандров и памятных личных вещей. В нём расположены чучела Белки и Стрелки.

Этот выставочный зал стал первым, который музей полностью обновил и перезапустил в 2019 году[20]. Следующий раздел — «Творцы космической эры» — включает инсталляцию веранды дома-музея Константина Циолковского и кабинета отдыха Сергея Королёва[21]. Зона «Космонавтика — человечеству» (или «Космос — народному хозяйству») посвящена прикладному использованию спутников и содержит макеты «Экспресс-АМ», «Экран-М», «Метеор-3М», «Ресурс-ДК1», «ГЛОНАСС». Раздел «Исследование Луны и планет Солнечной системы» отражает историю полётов к спутнику Земли и включает макеты автоматической станции и возвращаемого аппарата «Луна-16», макет «Лунохода-1» и оригинальный пульт управления аппаратом, образцы доставленного грунта.

Раздел «Космический дом на орбите» показывает предметы быта космонавтов: бортовой холодильник, электроподогреватель пищи, специальный стол для питания и «космические» шахматы. Также в нём представлены макеты пилотируемых кораблей серии «Союз», орбитальной станции «Салют-6», скафандры «Сокол-К», «Ястреб», «Орлан-Д». После реконструкции 2009 года в раздел добавили полноразмерный макет базового блока станции «Мир». Экспонат открыт для посещения, внутри детально воссоздано техническое оснащение прототипа.

Раздел «Международное сотрудничество» посвящён взаимодействию государств в развитии космонавтики и демонстрирует макеты ИСЗ «Интеркосмос-1», КК «Союз-37», АПАС «Союз-19». Макет «Стыковка КК „Союз-19“ — „Аполлон“», «Международная космическая станция». Логическим продолжением этого раздела является зона «Международный космический парк». Она отображает современные модели ракет и транспортных систем типа «Союз», «Протон» и «Буран».