航空航天史上各阶段的飞机和宇航设备。观众们常排着队耐心地等上半个小时，甚至更长的时间，以便摸一下大厅的一块真正的月球石。它是从宁静海采来的、三角形的40克火山玄武岩片。
　　Epson接着是宇宙厅，它展出了最大的火箭和宇航技术装置的样品，像一座多层楼房一样巨大的“天空实验室”。大厅中还展出了对接成一体的“阿波罗号”宇宙飞船和“联盟号”宇宙飞船。美国航天飞机的模型和安放在航天飞机货舱中的欧洲轨道实验室“太空实验室”的部分装置也陈列在此厅中。没有机会到基地去的人在此可以看见真正的火箭。其中有“婚神星号”和把美国第一个人造地球卫星送上太空的“先锋号”。
　　和宇宙厅相连接的是位于玻璃大厅楼顶头的《研究月球的飞行器及设备》厅，那儿展出了60年代用于研究月球的无人驾驶的宇宙飞船“游骑兵”、“测量员”和“月球轨道站”的样品。和它们并排放置的是阿波罗飞船的月球舱。
　　要真正了解登月航行的过程，就要去参观介绍月球探险的“阿波罗”飞向月球大厅。从“阿波罗”飞向月球大厅下来，来到“从神话走向科学，漫游星际”大厅，此处介绍了宇宙概念形成的过程和宇航员在此认识过程中的作用。观众可以看到各种天文仪器，从古老的到现代的，以及在太空实验室中使用的天文望远镜。通过计算机技术可以亲眼看到银河的产生过程。
　　卫星厅中展出了各种卫星系统的工作原理，展出了1960年开始出现的气象卫星样品。观众在此还可观看到“地球资源卫星”所拍摄的地球资料片。
　　博物馆中的电影院和天文馆是参观的最后一站，电影院可容纳500名观众。天文馆大厅可容纳300人。博物馆还是个研究航空航天史的国家研究中心。它的图书馆中有3万本以上的书籍和期刊、成万份技术报告。它的档案馆中有成百万份的文件和没有实施的方案、制定宇航计划的参加者的回忆录、载人宇航飞行时的录音、美宇航局收集的大量的行星照片等，对培养航天学者有很大帮助。
　　航空航天博物馆开馆后成了美国首都的游览胜地，每年大约有1500万美国人和世界各地的旅游者来此参观，每个星期至少有8万人。