В апреле 1981 года в стилобате монумента был открыт Мемориальный Музей космонавтики.
Музей космонавтики – один из крупнейших научно-технических музеев мира. История музея началась во второй половине XX века, когда в 1964 году на карте Москвы появился монумент «Покорителям космоса».
Титановая ракета на ВДНХ стала символом качественного технологического скачка своего времени. Запуск первого искусственного спутника Земли, первые живые существа и первый человек в космосе стали отправной точкой в мировой космонавтике.
Так космос стал ближе к человечеству. Время писать историю.
В апреле 1981 года в стилобате монумента был открыт Мемориальный Музей космонавтики. Здесь были представлены свидетельства первых успехов и достижений отечественной космонавтики: первые скафандры, первые искусственные спутники Земли; космические аппараты по изучению Луны и планет Солнечной системы.
В 2009 году музей был открыт после реконструкции (2006-2009 гг.). Площадь выставочного пространства была увеличена в четыре раза. На сегодняшний день современная экспозиция музея состоит из восьми выставочных залов, кинозала (на 98 человек) и конференц-зала (на 130 человек). Коллекция музея насчитывает более 93 000 единиц хранения: образцы ракетно-космической техники, вещественные реликвии, документы, филателию, нумизматику, предметы декоративно-прикладного искусства, коллекции живописи и графики. Мемориальный дом-музей академика С.П. Королёва – филиал Музея космонавтики.