Foreningen Norsk Teknisk Museum ble stiftet i 1914, i forbindelse med den store jubileumsutstillingen på Frogner i Oslo. Flere av museets gjenstander stammer fra denne utstillingen. I 1995 fikk Norsk Teknisk Museum status som nasjonalmuseum.

Norsk Teknisk Museum har siden starten hatt oppgaven med både å være samtidsmuseum og historisk museum for industri, vitenskap og teknologi. I dag har museet også det nasjonale ansvar for Nasjonalt medisinsk museum.

Museet skal formidle sammenhengen mellom teknologi, medisin og kultur over tid, i tillegg til å gi innsikt i grunnprinsippene for moderne teknologiske prosesser og produkter som i dag omgir oss. Vårt vitensenter illustrerer de fysiske lovers grunnprinsipper gjennom tilbud om lekende læring via interaktive installasjoner.

Museets største utfordring er å være brobygger mellom fragmentert ekspertkunnskap på den ene siden og offentligheten i bred forstand på den andre.

Norsk Teknisk Museum har tidligere hatt utstillingslokaler i Vikingskipmuseet på Bygdøy, og i Fyrstikkalléen på Etterstad. Dagens museumsbygg ble offisielt åpnet på Kjelsås i mai 1986. Her disponerer museet 20 700 kvadratmeter. Det inkluderer utstillingslokaler og kontorer, lager og magasiner, verksteder og bibliotek.