El museo se encuentra en el edificio de la antigua escuela de aviación, donde estudió el primer cosmonauta Yuri Gagarin. Su creación fue iniciada por una orden del ministro de defensa de la URSS en 1960. Inicialmente, el museo era la Sala de la Gloria Bélica de la Escuela Superior Militar de Aviación de Orenburgo. Con el aumento del número de exposiciones y la búsqueda de Héroes de la Unión Soviética, graduados de la escuela, a mediados de la década de 1960 se transformó en el Museo de la Historia de la Escuela. La apariencia moderna del museo se adquirió tras la reconstrucción en 1991. En 2007, se convirtió en una sucursal del Museo de la Historia de Orenburgo y recibió un nuevo nombre, Museo de la Cosmonáutica.