E' il più ampio museo tecnico-scientifico in Italia e uno dei maggiori in Europa. Possiede la più grande collezione al mondo di modelli di macchine realizzati a partire da disegni di Leonardo da Vinci. È visitato da 500mila persone all'anno.
Le collezioni contano 16mila beni storici e includono testimonianze rappresentative della storia della scienza, della tecnologia e dell'industria italiane dal XIX secolo ai giorni nostri. Nei suoi 13 laboratori interattivi si svolgono attività che seguono la metodologia educativa basata sull'educazione informale. Il museo collabora con i principali musei scientifici europei e mondiali e dal 2003 è membro di ECSITE (European Collaborative for Science, Industry and Technology Exhibitions).
Il museo è dal 2000 una fondazione di diritto privato, i cui soci fondatori sono il Ministero dell'istruzione, dell'università e della ricerca e il Ministero dei beni e delle attività culturali e del turismo; i partecipanti sostenitori sono Regione Lombardia, Comune di Milano, Camera di commercio, industria, artigianato e agricoltura di Milano; le principali università milanesi fanno parte del consiglio scientifico.
Il museo è collocato nell'antico monastero di San Vittore al Corpo, a fianco alla chiesa omonima, nelle vicinanze del luogo dove Leonardo possedeva alcuni terreni coltivati a vigna, all'epoca appena fuori le mura cittadine. È anche non lontano dalla chiesa di Santa Maria delle Grazie, dove si trova il celebre Cenacolo, e dalla Basilica di Sant'Ambrogio.