Музей космонавтики создавался в 1961 году как Музей истории и боевой славы Высшего военного авиационного Краснознаменного училища летчиков им. И. С. Полбина.
Посетители узнают, что в стенах легендарной «Оренбургской летки» прошел обучение первый космонавт планеты – Юрий Алексеевич Гагарин. Гостей экскурсии ожидают личные вещи космонавта – его летное снаряжение с именным автографом, летная куртка и дыхательная маска. Во время экскурсии гости музея узнают о возрождении самолетостроения в СССР после событий 1917 года, о вкладе оренбургских летчиков в победу в Великой Отечественно войне, о тяжелых послевоенных годах, когда оренбургские асы становились летчиками-инструкторами и передавали свой бесценный опыт новому поколению курсантов училища. Кроме того в экспозиции музея сохранилась одна из монументальных работ Рашида Якубовича Асаева – левкас, демонстрирующий полет Ю.А. Гагарина в космос.