Музей ведет свою историю с 1998 года, когда по инициативе вице-президента ОАО "АВТОВАЗ" К. Г. Сахарова, в мэрии Тольятти было принято постановление "О разрешении ОАО "АВТОВАЗ" проектирования музея техники". Дизайн-проект музея разработал член Союза художников России, почётный гражданин Тольятти, Марк Васильевич Демидовцев. 7 сентября 2001 года Технический музей ОАО "АвтоВАЗ" был открыт, а после смерти К. Г. Сахарова музей был переименован в его честь.

В музее находится более 460 различных экспонатов, демонстрирующих развитие автомобильной, бронетанковой, авиационной, железнодорожной техники, а также ракетно-артиллерийского и морского вооружения.

Территория комплекса огромна – более 38 гектаров. Гордостью музея является настоящая подводная лодка Б-307 прокта 641Б "Сом" (1980 год выпуска).