Музей открыт для посетителей 5 марта 1982 года к 50-летию Казанского авиационного института им. А. Н. Туполева.
Музей находится в седьмом учебном здании и занимает площадь 225 кв. метров.
В 2002 году проведены реэкспозиция и ремонт музея.
Новая экспозиция создана под руководством заведующей музеем В. И. Коняхиной, заведующей фондами Г. И. Канчуриной. Художественное оформление выполнено заслуженным работником культуры ТАССР А. И. Борисовым.
В 2013 году было проведено очередное обновление экспозиции
Собрание музея насчитывает более 14 тысяч предметов основного фонда и около 3 тысяч - научно-вспомогательного. Среди них редкие фотографии, документы, личные вещи ученых и преподавателей, студентов, выпускников вуза; генеральных и главных конструкторов авиационной и космической техники В. П. Глушко, А. Н. Туполева, В. М. Петлякова, А. А. Архангельского, М. П. Симонова; заслуженных летчиков - испытателей СССР Н. Н. Аржанова, А. Х. Пантюхина, Г. С. Богушевского; заслуженного штурмана - испытателя СССР, Героя России Л. С. Попова, первого премьера РФ И. С. Силаева; профессора Г. с. Жирицкого, имя которого присвоено одному из кратеров Луны; коллекция основателя института Н. Г. Четаева, материалы ведущих ученых КАИ Ю. Г. Одинокова, А. В. Болгарского, Ю. В. Кожевникова и других.
Экспозиция музея знакомит посетителей с историей Казанского авиационного института им. а. Н. Туполева с момента его создания в 1932 году и до сегодняшнего этапа жизнедеятельности вуза в статусе национального исследовательского университета, отражает развитие всех его факультетов, первой в вузах страны кафедры реактивных двигателей.
Наряду с учебной и научной работой в экспозиции широко представлены материалы об общественной жизни вуза. На документальных и фотоматериалах показана деятельность студенческих конструкторских бюро, отражена спортивная жизнь, художественное творчество молодежи, работа студенческих строительных отрядов.
Один из разделов посвящен выпускникам вуза. Заканчивается экспозиция материалами темы «Гости университета» - фотографии рассказывают о выдающихся людях страны и Республики Татарстан, посетивших учебное заведение.
Музей оснащен техническими средствами: светомузыкальной установкой «Космос» - авторы и исполнители сотрудники СКБ «Прометей», руководитель - член корреспондент АН РТ - Б. М. Галеев.
В музее есть возможность демонстрировать видеофильмы об университете, его факультетах, студентах и выпускниках.
Часть технических средств для музея приобретена и передана безвозмездно бывшими выпускниками вуза.
В структуру музея входит также музей А. Н. Туполева. Он открыт 10 ноября 1988 года в день 100-летнего юбилея выдающегося авиаконструктора. Экспозиция музея занимает площадь около 50 кв. метров, оформлена художником В. Д. Миценко.
В музее Андрея Николаевича Туполева, имя которого КАИ (КНИТУ) носит с 1973 года, представлены подлинные документы и вещи, полученные в туполевском ОКБ, переданные в дар музею членами семьи Андрея Николаевича, родственниками его ближайших соратников - А. А. Архангельского, В. М. Петлякова, И. Ф. Незваля, а также выпускниками КАИ. Большая коллекция фотокопий получена из научно-мемориального музея Н. Е. Жуковского.
В экспозиции представлены документы и вещи, всесторонне характеризующие А. Н. Туполева, раскрывающие личный вклад ученого и коллектива его ОКБ в отечественное самолетостроение, показывающие его как крупного государственного и общественного деятеля, интересную многогранную личность. Одна из основных - тема постоянной связи Туполевского ОКБ с Казанью и выпускниками КАИ.
В музее проводятся экскурсии для различных категорий посетителей, организуются беседы, встречи. Основные посетители - студенты, сотрудники вузов, учащиеся школ. Первокурсники посещают музей в рамках программы курса «Введение в специальность». В последние годы музей открыт для жителей республики и гостей. Организуются встречи с учеными, поэтические вечера
