Музей РФЯЦ-ВНИИЭФ, являющийся первым в России музеем ядерного оружия, хранит в своей коллекции подлинные образцы известных изделий, начиная с первой советской атомной бомбы 1949 года и заканчивая современными научно-техническими разработками.

Постоянная экспозиция музея рассказывает об истории Сарова и Саровского монастыря, а также о создании первого ядерного центра. Здесь можно увидеть ядерное оружие СССР, материалы о полигонных испытаниях, испытательный комплекс, вычислительную технику и экспериментальные установки. В музее представлены макеты уникальных испытательных установок и оборудования, разработанных и собранных в институте, охватывающих ключевые научные и технологические направления деятельности РФЯЦ-ВНИИЭФ. Всего в фондах музея насчитывается более 200 экспонатов и свыше 1,5 тысяч документов.

Музей располагает обширным архивом фото- и видеоматериалов, посвященных истории РФЯЦ-ВНИИЭФ.

В 2015 году десяти экспонатам был присвоен статус Памятника науки и техники решением XXIV экспертного совета Политехнического музея и Ассоциации научно-технических музеев Российского комитета Международного совета музеев.

Особенность организации музейного пространства заключается в том, что история РФЯЦ-ВНИИЭФ представлена через архивные документы, исторические фотографии и видеоматериалы, личные вещи и цитаты участников атомного проекта.

Образовательные программы музея включают обзорные и тематические экскурсии, открытые уроки и лекции о выдающихся личностях и событиях РФЯЦ-ВНИИЭФ, а также творческие вечера ко Дню науки. Сотрудники музея активно занимаются научно-исследовательской и просветительской деятельностью, направленной на сохранение и популяризацию истории ядерного центра и атомной отрасли, участвуют в региональных и всероссийских выставках и отраслевых конференциях.