В экспозиции музея, размещенной в шести залах, отражена научная биография профессора Н. Е. Жуковского, создание Н. Е. Жуковским научно-экспериментальной базы аэродинамики в России, создание и первые годы работы ЦАГИ, рекордные перелеты 30-х годов, ЦАГИ и Отечественная авиация в довоенное время и в годы Великой Отечественной войны, авиационная наука и техника в эпоху создания реактивной авиации и ракетно-космической техники.