Magyarországon az 1950-es évek elején kezdtek foglalkozni az atomenergia békés célú alkalmazásának lehetőségével, és 1966-ban született meg a kormányközi megállapodás a szovjetekkel az atomerőmű felépítéséről. Az első földmunkák 1969-ben kezdődtek, majd pár éves leállás után 1973-ban indultak újra. A leállított beruházásnak köszönhetően az újraindult építkezés már egy modernebb reaktortípus kiépítését tette lehetővé.

Az atomerőmű építése hazánk 20. századi legnagyobb ipari beruházása, amely hatással volt a hazai ipar fejlődésére. Az építkezésen több mint tízezer ember dolgozott. A folyamatos műszak, a jó elhelyezési körülmények és a szigorú minőségi követelmények összhatásaként 1982. december 28-án az országos hálózatra kapcsolták az 1. blokkot. Ezzel a mozzanattal kezdetét vette hazánkban a nukleáris energia termelése.

Ezt a gigantikus építkezést – az ország „atomkorba” történő belépését – kellett az üzemtörténeti gyűjteménynek, és kell utódjának, az Atomenergetikai Múzeumnak feldolgozni és bemutatni.

Az üzemtörténeti gyűjtemény létrehozását dr. Petz Ernő vezérigazgató rendelte el 1992-ben, ettől kezdve az üzem életében történt fontosabb eseményeket fotókon kellett megörökíteni, és fotóarchívumot kellett létrehozni. A Paksi Atomerőmű Részvénytársaság Üzemtörténeti Gyűjteményét 1999-ben emelték múzeumi rangra, ekkor vették fel a magyarországi múzeumi intézmények anyakönyvébe.

Az üzemtörténeti gyűjtemény gyarapodása lehetővé tette, hogy 2010-ben országos szakmúzeumi státuszt kérjünk – amelyet meg is kaptunk –, és ez egyben országos gyűjtőköri bővítést is jelentett. A múzeum 2012. március 7-én országos sajtónyilvánosság előtt nyitotta meg kapuit.