Основанием для создания будущего Музея космонавтики в Оренбурге послужил приказ министра обороны СССР в 1960 г. Первоначально это была Комната боевой славы Оренбургского высшего военного авиационного училища летчиков (ОВВАУЛ). По мере поступления экспонатов, поиска Героев Советского Союза — выпускников училища, в середине 1960-х годов она переросла в Музей истории училища. Современный вид музей приобрел после реконструкции 1991 года.
В музее три зала. Первый рассказывает о становлении летной школы, успехах ее довоенных выпускников. Среди них наиболее известен летчик-испытатель Валерий Чкалов. Он совершенствовал свое летное мастерство в Серпуховской высшей школе воздушного боя (еще до перевода ее в Оренбург), а после гибели Оренбург в течении почти 20 лет носил его имя.
