Масштабная экспозиция знакомит публику с историей ракетно-космического двигателестроения.
Музей космонавтики и ракетной техники основан на базе газодинамической лаборатории — первой опытной научной организации, созданной в СССР в начале 1930-х годов. Она размещалась в здании Иоанновского равелина на территории Петропавловской крепости и проводила исследования, которые легли в основу разработки космических летательных аппаратов и ракетного оружия. Электротермические, электрические и жидкостные ракетные двигатели были созданы и испытаны именно в этой лаборатории. Опыты проводились под руководством Валентина Глушко — основоположника ракетно-космического двигателестроения. В 1973 году академик предложил основать музей, посвящённый космонавтике и ракетной технике.
По дороге к музею можно увидеть подлинный спускаемый аппарат топографического спутника «Комета», на входе — различные модели ракет. В музее хранится одежда для космических перемещений — костюмы пилотов, скафандры наших знаменитых соотечественников-космонавтов. На стендах представлены образцы еды, разработанной для употребления в условиях невесомости. Отдельный блок посвящён Юрию Гагарину. Также здесь находятся настоящий аппарат «Союз-16», который летал и благополучно вернулся на Землю, корабли «Восток», «Восход» и «Союз», модель МКС, ракетные двигатели, портреты учёных.
В музее проводятся экскурсии по газодинамической лаборатории СССР. На территории комплекса работает лекторий.