博物馆占地面积约88亩（10000多平方米），分为7个展区：测控装备展区、通信装备展区、气象装备展区、回收装备展区、车载装备展区、教材成果展区、天线展区。开馆初期，馆藏展品2850台（套），其中有为迎接航天员杨利伟返回地球时使用的搜救和医监医保装备、神舟六号载人航天飞船返回舱等等。测控装备展区第二展厅是当年的320机房，320计算机仍在原处，320计算机是中国自行研制生产的第二代大型晶体管计算机，被张爱萍誉为“功勋机”。博物馆播放专题片《巡天之剑》。航天测控装备博物馆有巨石题有碑文：