Основой экспозиции музея является уникальная коллекция отечественных самолетов и вертолетов, занимающая площадь 18 га. Среди экспонатов есть первый советский реактивный авиалайнер Ту-104, первый в мире тяжелый цельнометаллический бомбардировщик АНТ-4 и первый в мире сверхзвуковой авиалайнер Ту-144.