Музей расположился в старинном здании постройки XVIII века и состоит из двух построек, различных и по времени возведения, и по стилю. В разное время там располагались и мясная лавка, и галантерея, и трактир. И, наконец, в 1914 году здание стало общежитием для летчиков с курсов Московского Императорского технического училища, а в 1917 году там открылся аэрогидродинамический институт.
К 100-летию со смерти Жуковского там было принято открыть музей. Так, с января 1956 года музей собрал внушительную коллекцию экспонатов, включающую более 540 000 экземпляров. Экспозиция музея располагается в пяти залах. Первый рассказывает о научной биографии Жуковского, во втором можно узнать, как создавалась научно-экспериментальная аэромеханическая база России. Два следующих зала знакомят с историей Центрального аэрогидродинамического института, а в последнем расположились самолеты эпохи реактивной авиации.
Музей располагает такими уникальными вещами, как, например, планер Отто Лилиенталя и модель самолета «Илья Муромец» построенная на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе в 1915 году. Так же в музее Жуковского проводятся временные выставки, симпозиумы, научные семинары, там проводит свои встречи «Клуб любителей авиации».