走進空軍軍史館大門，玄關前擺設著一輛凱迪拉克，這是1960年蔣中正總統在清泉崗校閱空軍時的座車，吸睛的骨董級凱迪拉克沖淡不少軍史館的肅穆氣氛。一樓展廳以展示軍機實體、各式模型、兵器、飛行配件等為主，挑高的大廳停放三架戰鬥機、一架遠距斜式照相機，一旁陳列各種小型模型飛機，整個空間氣勢十足。展廳後方還有仿實體的駕駛艙，在兵器展示空間裡有響尾蛇飛彈、天劍飛彈、空對地飛彈、火箭、炸彈等，這些平常只在電影、電視中見到的軍事武器，難得有機會能如此近距離接觸。
泛黃照片後的英勇事蹟
1929年國民政府於南京中央軍校創立航空班，後更名為「中央政府航空學校」，校址定於杭州筧橋，後遷至雲南昆明，並於1938年正式定名為「空軍軍官學校」，1949年再次遷至台灣，在高雄岡山現址復校。
軍史館二樓展廳以照片、文件、繪圖等方式呈現空軍軍官學校的建校經過，也呈現空軍健兒歷經建軍、北伐、抗戰、勘亂乃至遷台後的英勇事蹟，每個文件都是珍貴的史料，每一張泛黃的照片都有一段可歌可泣的故事。聞名遐邇的「黑蝙蝠中隊」和「黑貓中隊」設有專屬展示區，紀念在冷戰期間不畏犧牲進行敵後偵測任務的空軍勇士，當時共有黑蝙蝠148位、黑貓10位隊員壯烈殉職，寫下空軍歷史最悲壯的一頁。
空軍軍史館的另一個大亮點是位於對面的「軍機展示場」，約3萬平方公尺的面積，陳展空軍各型汰除機、投誠機、陸軍直升機等計39架以及乙座40砲。但因目前正執行展場飛機減重、整飭等作業，封場不開放，未來飛機也將搬遷至即將在年底完工的航空教育展示館室內展場，不過民眾仍可在外圍觀賞浩壯的飛機陣容。