Впервые идея создания музея высказывалась сразу после открытия первой очереди метрополитена. Создан музей был в 1967 году по инициативе ветеранов метрополитена при активной поддержке заместителя начальника Московского метрополитена Зинаиды Троицкой.
В основу первой экспозиции вошли документы, сохраненные работниками метрополитена. В основном, они рассказывали о людях метрополитена. Постепенно фонды и экспозиция музея пополнялись. Сегодня экспозиция знакомит также и с историей постоянного развития техники, обеспечивающей безопасность, культуру и комфорт перевозки пассажиров. Этому способствуют и действующие макеты различных технических систем.