Некоторые уникальные экспонаты, которые можно увидеть в Мемориальном музее космонавтики:

• Чучела Белки и Стрелки и подлинный спускаемый аппарат, в котором две собаки вернулись на Землю после успешного космического полёта 19 августа 1960 года. 2
• Кардиограмма Юрия Гагарина — документ, отражающий состояние здоровья первого человека в космосе во время его полёта. 5
• Скафандр Майкла Коллинза — одного из членов первой миссии «Аполлон-11», который вошёл в историю пилотируемой космонавтики как первый человек, совершивший два выхода в открытый космос. 2
• Спускаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Марс-3». 2 В декабре 1971 года с помощью видеосигнала было передано несколько снимков с места посадки «Марса-3». 2
• Возвращаемый контейнер автоматической межпланетной станции «Луна-16». 2 Экспедиция, состоявшаяся в 1971 году, привезла с Луны 101 грамм реголита, взятого в районе Моря Изобилия. 2
• Антенна сопровождения системы «Лира» для стыковки космических аппаратов. 4
• Пушка конструктора Александра Нудельмана — единственное в истории снарядное оружие, которое использовали в космосе. 4