Главный экспонат музея – ракета-носитель «Союз», изготовленная на заводе «Прогресс» в 1984 году, была в 2001 году установлена как памятник и является одной из достопримечательностей города Самары. Это единственная в Европе вертикально установленная ракета в собранном виде.
Основная экспозиция музея демонстрирует отечественную космическую технику, в том числе спускаемые космические аппараты, макеты ракет, ракетные двигатели. Среди экспонатов музея вращающаяся модель космонавта в кресле-ложементе, показывающая положение человека при старте и посадке корабля. На космонавте подлинный спасательный скафандр, побывавший на орбите.
В музее представлены самые разнообразные варианты космического питания, в том числе продукты, приготовленные методом сублимированной сушки. Перед употреблением в них заливают воду, и абсолютно натуральное блюдо готово. Также на стенде представлены миниатюрные буханочки хлеба для космонавтов на один укус.
От экскурсоводов было получено много интересной информации о космосе, космонавтах и работниках ракетно-космической отрасли.