Le musée est installé dans un ancien hôtel particulier du XVIIIe siècle, l’hôtel Trémoille, qui domine la ville depuis une terrasse offrant une vue dégagée. Les collections permanentes couvrent principalement l’histoire locale, les beaux-arts (peintures, sculptures et dessins du XIXe au XXe siècle) et des objets liés à l’aviation, en lien avec l’histoire aéronautique de Meudon. Une cour intérieure arborée, accessible depuis le musée, permet de faire une pause entre les salles. Le lieu conserve aussi des traces architecturales de son passé, comme des boiseries ou des cheminées d’époque, visibles dans certaines pièces.