Впервые музей открыл свои двери для посетителей в 1976 году по решению руководства и партийной организации завода. Тогда во дворце культуры имени Ленина, по инициативе Михаила Вольфовича Ротфельда (работника «Мотовилихи») и был основан новый заводской музей. Больше 10 лет экспозиция находилась в здании дворца, однако в конце 80-х, по мере увеличения экспонатов, было принято решение перенести фонды музея в здание на улице 1905 года, 20, построенное в 70-х гг. XIX века. Само здание тоже имеет богатую историю. Изначально здесь проживали инженеры завода, а позже располагался штаб красной гвардии, ясли-сад и Мотовилихинский райпищеторг (районная организация по торговле пищевыми продуктами). В 1990 году рядом со зданием музея, открыли площадку под открытым небом, где были выставлены образцы артиллерийской продукции завода. В частности, это реактивная система залпового огня «Град», гаубица-пушка МЛ-20 и, конечно, «Царь-пушка». 

Сегодня открытая музейная площадка насчитывает 45 единиц орудий и является одной из главных достопримечательной Перми. Экспозиция внутри здания была полностью обновлена в мае 2016 года — к 280-летию «Мотовилихинских заводов». Появились новые экспонаты, в частности, токарный станок времен Великой Отечественной войны, фотокамера для копирования чертежей, макет медеплавильного завода и другие. В основной экспозиции можно увидеть первый в мире сварочный аппарат, на котором работал сам изобретатель электросварки, горный начальник Пермских пушечных заводов Николай Славянов. Его изобретение стало важнейшей вехой в развитии промышленности и научно-техническом прогрессе. Как и пермская царь-пушка, плавильник Славянова имеет статус памятника науки и техники. Также вниманию гостей музея представлены экспозиции, посвящённые участию «Мотовилихи» в революционных событиях, индустриальном рывке 1930-х годов, подвигу заводчан в годы Великой Отечественной войны. 

Таким образом, музейная коллекция рассказывает не только о почти трёхвековой истории «Мотовилихинских заводов», но и об истории промышленности Перми и всей страны. Впечатляют и цифры. Основной фонд музея насчитывает свыше 4000 предметов и продолжает комплектоваться новыми экспонатами. Только за 2019 год экспозицию внутри музея посетило почти 15000 человек. В 2020 году, с учетом ограничительных мер, количество посетителей уменьшилось, однако уже в 2021 году площадка вновь начала активно принимать гостей, с учетом новых правил. Открытую площадку музея в год посещают порядка 60 тысяч человек. Среди известных людей, которые посетили экспозицию музея – режиссер Павел Лунгин, журналист Леонид Парфёнов, писатель Алексей Иванов, бывший премьер-министр Дмитрий Медведев и многие другие. Деятельность учреждения отмечена почётным званием «Народного музея» в 1985 г., а двум экспонатам («Царь-пушке» и электроплавильнику Н. Г. Славянова) в 2010 году присвоены статусы памятников науки и техники федерального значения. 

"Сохранение уникального фонда музея, поддержание его в достойном состоянии, соответствующем уважительному отношению к памяти о тружениках завода, легендарной продукции, обеспечившей победу в Великой Отечественной войне – одна из первостепенных задач. Мы твердо убеждены, что Музей пермской артиллерии со всеми уникальными экспонатами должен быть сохранен для будущих поколений. Это память о великом подвиге пермяков, уникальной боевой технике, а также промышленных открытиях в масштабах не только Пермского края, но и всей страны", -  отметил Управляющий директор ПАО «Мотовилихинские заводы» Сергей Дядькин.