Muzeum je centrem výzkumu historie a vědy letectví a kosmických letů, ale i planetární vědy a pozemské geologie a geofyziky. Téměř všechny vystavené kosmické lodě a letadla jsou původní primární nebo záložní plavidla (spíše než faksimile). Jeho sbírka zahrnuje velitelský modul Apollo 11 Columbia, kapsli Friendship 7, kterou pilotoval John Glenn, Spirit of St. Louis Charlese Lindbergha, Bell X-1, který prolomil zvukovou bariéru, model hvězdné lodi Enterprise použitý ve sci-fi televizní show Star Trek: The Original Series a letadlo Wright Flyer bratří Wrightů u vchodu.