Museet er kanskje mest kjent for sin presentasjon av Rjukans krigshistorie. Vemork var åstedet for en av de viktigste sabotasjeaksjoner under 2. verdenskrig, da norske sabotører hindret tyskerne i å utvikle atomvåpen av tungtvannet som ble produsert her. Utstillingen «Atomkappløpet» gir en spennende og innsiktsfull presentasjon av de fire tungtvannsaksjonene og de alliertes bestrebelser på å utvikle en atombombe. I filmrommet vises filmen – en dokumentar om tungtvannssabotasjen.