Музей обороны Москвы был основан 25 декабря 1979 года на историческом месте: здесь в 1941 году располагались оборонительные рубежи. Начало музею положила выставка к 40-летию Московской битвы, на которой были представлены документы и вооружение 1941—1942 годов. С 1981 года музей открыт для посетителей. А в 1994 году была проведена реконструкция экспозиционных залов музея. Постоянная экспозиция создана лишь в 1995 году и приурочена к 50-летию Победы. Музей занимает два нижних этажа в пятиэтажном здании, построенном для администрации Олимпийских игр в Москве в 1980 году. У входа расположена военная техника времён ВОВ.
Экспозиция музея включает около 4000 подлинных экспонатов, среди которых документы, фотографии, оружие, картины, личные вещи участников обороны Москвы. В шести залах музея располагаются семь тематических композиций. Экспозиция каждого зала посвящена определённому разделу обороны города:
- Первые месяцы войны. Экспозиция зала охватывает события 1941—1942 годов и сконцентрирована на формировании дивизий народного ополчения, эвакуации населения и предприятий столицы, а также Смоленскому сражению.
- Защита Москвы от вражеской авиации. Большое место отведено экспозиции, которая рассказывает о подвигах солдат ПВО, три года отражавших атаки фашистской армии. Самый значимый экспонат — подлинный аэростат заграждения.
- Героическая оборона Москвы, Москва прифронтовая. Зал разделен на две выставки: здесь представлены обмундирование и снаряжение солдат Красной Армии, оборонявших столицу, и солдат немецких дивизий, атаковавших её.
- Контрнаступление. Выставка посвящена ответному наступлению советских войск после сражения под Прохоровкой.
- Победа. Экспозиция расположена на двух уровнях, где показан боевой путь сформированных воинских частей советской армии от Москвы до Берлина и Японии.
- Память о войне и павших священна. На выставке представлены личные вещи участников ВОВ, которые рассказывают о послевоенной жизни выживших и увековечивают память погибших. Среди собраний музея большая коллекция наград, художественные издания о битве за Москву, а также скульптура Даниэля Митлянского. Отдельный стенд посвящен маршалу Жукову, четырежды Герою Советского Союза, где вывешен его портрет и находятся несколько принадлежавших ему предметов.
Кроме систематизации, изучения и пополнения экспонатов, музей проводит научно-практические конференции, презентации издаваемой литературы. Также музей организует интерактивные культурно-образовательные программы, начиная с младших классов:
Крылатые защитники страны — рассказывает о воздушных сражениях Красной Армии, а также об авиационных ударах по фашистским оккупантам в период Московской битвы.
Противовоздушная оборона столицы в период Московской битвы 1941-42 годов — посвящена изучению противовоздушной обороны: светомаскировке и боевых средствах защиты. Кроме того, в программу включено повествование о героях противовоздушной обороны — прожектористах, лётчиках, аэростатчиках и зенитчиков.
Танки Московской битвы — знакомит с основными типами танковой техники и применяемых боёв в период Московской битвы, а также с прогрессом отечественного конструкторостроения и подвигами советских танкистов.
Урок в музее «1941: рождение Победы?» — рассказывает о воздушных сражениях и авиационных ударах по немецким захватчикам.
Оружие защитников Москвы — дает представление о наиболее распространённых образцах стрелкового вооружения Красной Армии и Вермахта периода Московской битвы.
В музее действуют военно-исторический клуб «Звезда» и клуб защитников Москвы «Победители», где собираются ветераны войны, которые выступают с воспоминаниями перед посетителями. Музей проводит специализированные выставки: «Фронтовая графика Софьи Сергеевны Урановой 1942—1945 годов», «100 фотографий Бориса Вдовенко», «Редкие фотографии по истории Великой Отечественной войны и дальнейшему творческому пути фотокорреспондента Бориса Евгеньевича Вдовенко», «Москва военная», проводит экскурсии по музеюМузей обороны Москвы, 1997.