В историческом центре уездного города Вятки на улице Преображенской 160 лет назад в 1858 году усилиями купцов Шуравиных построен большой полукаменный с антресолями флигель. Здание сдавалось в наем, и с 1873 года по 1878 год здесь проживала семья великого русского учёного, основоположника космонавтики Константина Эдуардовича Циолковского.
В советское время в этом доме в течение 30 лет проживала семья Тухариновых. Юрий Владимирович Тухаринов — генерал-полковник, первый командующий 40-ой армией, который руководил вводом советских войск в Афганистан в 1979 году. Кроме того, он внёс большой вклад в строительство советских военно-космических объектов в Средней Азии. В 1968 году на здании установлена мемориальная доска, увековечившая память о пребывании К.Э. Циолковского в Вятке, а в 2007 году — доска в честь Ю.В. Тухаринова.
10 апреля 1988 года состоялось торжественное открытие музея К.Э. Циолковского, авиации и космонавтики в этом историческом здании. В открытии приняли участие Виктор Петрович Савиных, летчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза, Александр Александрович Серебров, летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза, правнуки и внучка К. Э. Циолковского. В 1989 году проведены первые Молодежные Циолковские Чтения, ставшие впоследствии всероссийским форумом, где свои исследовательские работы представляют школьники и студенты из всех регионов России. В 2007 году на территории музея установлен бюст В. П. Савиных.
В декабре 2014 года по инициативе В. П. Савиных началось строительство второго здания Музея — современного музейного учреждения с новыми экспозиционными залами, площадями для хранения экспонатов, цифровым планетарием. 13 марта 2018 года состоялось торжественное открытие Детского космического центра.
Музейная коллекция была основана в 1988 году, к началу 2020-го года она достигла 12057 тыс. единиц хранения. В Музее хранятся образцы космической техники, вещественные реликвии, документы, газеты, фотографии и негативы, аудио- и видеозаписи, почтовые марки, живопись и художественная полиграфия. Большая часть экспонатов поступает в фонды путём дарения. Экспозиция также включает произведения искусства разных жанров на тему космоса.
Музей имеет 6 залов: зал «Исследование космического пространства», зал «Пилотируемая космонавтика», зал «Виктор Петрович Савиных, лётчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза» и залы исторического здания Музея, в которых действуют постоянные экспозиции «Жизнь и деятельность великого русского ученого, основоположника космонавтики К.Э. Циолковского», «Вклад кировчан в освоение космического пространства» и интерактивный зал «Астрофизические явления».
В зале «Исследование космического пространства» представлены глобусы Луны и Марса, образцы минералов, которые могут встречаться на других планетах, составные части космических аппаратов, солнечные батареи, макеты ракет-носителей и действующих российских спутников. В зале демонстрируется уникальный медиа-контент, включающий в себя видеоролики об изучении планет Солнечной системы, далеких звёзд, перспективах колонизации внеземных объектов.
Зал «Пилотируемая космонавтика» знакомит посетителей с историей освоения космического пространства, жизнью космонавтов на Международной космической станции. В экспозиции представлены костюмы и личные вещи космонавтов, экспонаты с космических кораблей, приборы, использовавшиеся на космических станциях, макеты спутников и ракет, образцы космической пищи, средства гигиены космонавтов, скафандр для выхода в открытый космос «Орлан».
Зал «Виктор Петрович Савиных, лётчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза» знакомит посетителей с детством, школьными и студенческими годами жизни В.П.Савиных, историей трех космических полётов, 1981, 1985 и 1988 годов, педагогической и общественной деятельностью.
В зале «Астрофизические явления» расположены интерактивные экспонаты, которые в игровой форме наглядно демонстрируют различные физические законы и явления природы. Здесь можно создавать искусственные облака и торнадо, генерировать электрическую энергию. В зале проводится научное шоу «Лаборатория космических наук».
Детский космический центр им. В. П. Савиных оснащен современным цифровым полнокупольным планетарием, диаметр купола которого 12 метров. Зал рассчитан на 50 зрителей. В планетарии проходят лекции, демонстрируются научно-познавательные фильмы для детей и взрослых.
