Музей был открыт 5 марта 1982 года в честь 50-летия со дня основания Казанского авиационного института. С 1983 года он функционирует как отдельное структурное подразделение вуза.

Экспозиция музея посвящена истории института. Значительная часть выставки рассказывает о создании и развитии института, центральное место занимает уголок, посвященный организатору КАИ, члену-корреспонденту АН СССР и лауреату Ленинской премии Николаю Гурьевичу Четаеву. В экспозиции представлена история создания и развития всех факультетов, включая первую в стране кафедру реактивных двигателей.

Особое внимание в экспозиции уделено современному этапу жизни и деятельности вуза как национального исследовательского технического университета. Помимо учебной и научной работы, в музее широко освещена общественная жизнь коллектива и студентов: деятельность студенческих конструкторских бюро и строительных отрядов, достижения в спорте и художественном творчестве.

Один из разделов выставки посвящен выпускникам КАИ и КНИТУ. Среди них, генеральный конструктор ОКБ Сухого М.П. Симонов, главный конструктор ракетно-космической системы «Энергия, Буран» Б.И. Губанов, первый премьер-министр России И.С. Силаев, а также Герои Советского Союза и России, Герои Социалистического Труда, директора предприятий, заслуженные летчики-испытатели СССР и РФ и другие.

Помимо основной экспозиции, посвященной истории вуза, в музее есть выставка, посвященная жизни и деятельности Андрея Николаевича Туполева, чье имя носит КАИ, КНИТУ-КАИ с 1973 года. Она была открыта 10 ноября 1988 года в день 100-летия со дня рождения А.Н. Туполева. В этой экспозиции представлены документы и вещи, которые всесторонне характеризуют А.Н. Туполева, его вклад и вклад его ОКБ в отечественное самолетостроение, а также показывают его как значимого государственного и общественного деятеля.

В экспозиции также представлены материалы о жизни и деятельности ближайших соратников А.Н. Туполева: В.М. Петлякова, А.А. Архангельского, И.Ф. Незваля, а также его преемника А.А. Туполева, который возглавлял ОКБ с 1972 по 1997 год.

Фонды музея насчитывают около 17 тысяч единиц хранения, из которых 15 тысяч составляют основной фонд. В них входят научные труды, документы, награды, фотографии, личные вещи организаторов, ученых и выпускников КАИ, КНИТУ-КАИ, модели летательных аппаратов, приборы, видеофильмы, магнитофонные записи и многое другое.