В пешей доступности от главного входа ВДНХ расположился мемориальный Музей космонавтики, основанный в 1964 году в честь запуска первого спутника Земли. Торжественное открытие пришлось к 20-летнему юбилею полета Юрия Гагарина в космос - в апреле 1981 года. Сегодня Музей космонавтики признан одним из крупнейших историко-научных музеев в мире. Здесь хранятся редкие экспонаты, которые помогут хотя бы немного приблизиться к эпохе отечественной космонавтики: первые скафандры, искусственные спутники, оборудование для изучения Луны и других планет.
В 2009 году после реконструкции открылся обновленный музей. Его площадь увеличили в четыре раза (до 4350 кв.м). Теперь здесь работают 8 выставочных залов, кинозал на 80 гостей, тематическая библиотека, площадка для деловых конференций и лекций, а также клуб для ветеранов космоса. Коллекционное собрание музея включает больше 99 000 объектов, среди них старые образцы ракетно-космической техники, бумаги, нумизматика, реликвии, картины, графика и другие объекты, напоминающие о достижениях и заслугах российских космонавтов. Музей космонавтики часто устраивает акции и праздничные мероприятия. Экскурсии проводятся каждый день для всех возрастных групп на русском и английском языках.