Actuellement situé sur le site de l'aéroport d'Angers-Marcé, le musée présente un ensemble d'aéronefs représentatifs de l'épopée aéronautique française, depuis le plus ancien des avions présentés, le René Gasnier (propriété de la ville d’Angers) qui a effectué les premiers vols en Anjou en 1908, jusqu'à des exemplaires particuliers plus récents datant des années 1980.

Le Musée se caractérise par sa collection d'aéronefs légers (avions, planeurs, aéronefs à ailes tournantes...) construits à l'unité (prototypes et pré-séries) ou en petite série, par ses ateliers de restauration visitables, et par un important fonds documentaire (archives techniques, presse ancienne, bibliothèque aéronautique).

Le musée expose de nombreuses pièces uniques, comme le GERIN V-6E Varivol, le RIOUT 102T Alerion, ou encore le MOYNET 360-6 Jupiter, ainsi qu'une collection exceptionnelle de planeurs anciens en excellent état de conservation (FAUVEL, AVIA, ARSENAL…).