Das Technik Museum Speyer hat seinen Ursprung im Technik Museum Sinsheim. Als Anfang der 1990er Jahre die Erweiterungsmöglichkeiten in Sinsheim nahezu ausgeschöpft waren, ergab sich die einmalige Gelegenheit, im Zentrum von Speyer auf dem Gelände der ehemaligen Pfalz-Flugzeugfabrik ein zweites Museum, das Technik Museum Speyer, zu errichten. Die "Liller-Halle", eine denkmalgeschützte Industriehalle aus dem Jahr 1913, wurde zunächst als Ausstellungshalle genutzt. Heute sind vor allem Oldtimer, Motorräder, Flugzeuge und historische Feuerwehrfahrzeuge zu sehen. Das Museum verfügt derzeit über 25.000 m2 überdachte Hallenfläche und 150.000 m2 Freifläche.
Aktueller Höhepunkt der Museumsgeschichte ist der Erwerb eines russischen BURAN-Raumgleiters, dem Gegenstück zum amerikanischen Space Shuttle. Der Transport des russischen Shuttles im Frühjahr 2008 von Bahrain über das offene Meer nach Rotterdam und von dort auf einem Ponton rheinaufwärts nach Speyer war ein Medienereignis von höchstem Rang. Um das Shuttle den Museumsbesuchern angemessen präsentieren zu können, wurde eigens eine neue Halle auf dem Museumsgelände in Speyer gebaut. Das Gebäude ist 85 Meter lang, 75 Meter breit und bis zu 22 Meter hoch. Die gesamte Ausstellungsfläche auf drei Ebenen beträgt ca. 9.000 m2. Außerhalb Russlands und Amerikas ist die BURAN in Speyer der einzige Raumgleiter, der in einem Museum besichtigt werden kann.
Im Juni 2013 wurde die Raumfahrtausstellung mit dem Ausstellungsbereich "Der Mond" um ein weiteres Highlight ergänzt. Hier wird die Geschichte der Mondlandungen auf einer nachgebauten Mondoberfläche dargestellt. Neben ausführlichen Informationstafeln sind unter anderem originalgetreue Nachbildungen der Apollo 11-Mondlandefähre "EAGLE", des Mondautos "Lunar Roving Vehicle" (LRV), das bei den Apollo 15 - 17-Mondlandungen eingesetzt wurde, sowie Raumanzüge, wie sie von Eugene A. "Gene" Cernan, Apollo 17-Kommandant (CDR), und Harrison H. "Jack" Schmitt, Apollo 17-Mondlandefährenpilot (LMP), getragen wurden, zu sehen. Das absolute Highlight der Ausstellung ist jedoch ein Stück Mondgestein, das am 1. August 1971 von den Astronauten Dave Scott und Jim Irwin an der Station 4 der zweiten Apollo 15-Exkursion gefunden wurde und von einem Basaltfelsen im Landegebiet des Hadley-Apennins abgeschlagen wurde. Das Technik Museum Speyer ist die einzige Einrichtung in Deutschland, die einen originalen Mondstein detailgetreu und mit fundierten Informationen ausstellt.
Das IMAX DOME-Kino im Technik Museum Speyer Das 1997 im Technik Museum Speyer eröffnete IMAX DOME-Kino ist das einzige Filmtheater dieser Art in Deutschland. Im Gegensatz zu anderen Kinos wird der Film im IMAX DOME nicht auf eine flache Leinwand projiziert, sondern auf eine riesige Kuppel. Die stündlich gezeigten Filme sind optimal auf diese Technik abgestimmt. Sie garantieren ein Filmerlebnis, das kein anderes Kino bieten kann. Die Kuppel des IMAX DOME hat einen Basisdurchmesser von 24 Metern und eine Fläche von rund 1000 m2. Damit die Bilder trotz der riesigen Leinwand gestochen scharf bleiben, verwendet IMAX ein besonders großes Filmformat, das 14-mal größer ist als der übliche 35-mm-Kinofilm. Ein gigantisches 6-Kanal-Soundsystem mit 22.000 Watt Leistung und einem Subbass-System sorgt für ein angemessenes Klangerlebnis.