Zunächst als ambitionierte Idee geboren, zählen die Museen mit über einer Million Besucher pro Jahr inzwischen zu den größten privaten Techniksammlungen Europas. 1980 wurde von 15 Oldtimer-Fans aus dem Kraichgau mit der Gründung des „Auto-Technik-Museum“-Vereins der Grundstein gelegt. Bereits ein Jahr später, am 06. Mai 1981, konnte das Technik Museum Sinsheim unter Federführung des Hauptinitiators Eberhard Layher seine Tore zu einer 5.000 Quadratmeter großen Technikwelt öffnen. Knapp zehn Jahre später folgte am 11. April 1991 die Erweiterung durch die Eröffnung des Technik Museum Speyer.
Zusammen zeigen die Technik Museen Sinsheim Speyer inzwischen auf über 200.000 Quadratmetern Exponate aus allen Bereichen der Technikgeschichte – vom U-Boot bis zum Oldtimer, von der Concorde bis zum Space Shuttle Buran ist alles vertreten.
Seit 2017 befinden sich beider Häuser generell in einem großen Umbruch. Die Ausstellungshallen werden umgebaut, modernisiert, besondere Highlights noch mehr in Szene gesetzt. Erst im September 2019 wurde mit der „Halle 3“ ein neue 3.000 Quadratmeter große Ausstellungshalle für Besucher in Sinsheim zugänglich gemacht, in der jährlich wechselnde Sonderausstellungen gezeigt werden.
Für das Jubiläumsjahr 2021 sind in den Technik Museen Sinsheim Speyer unterschiedliche Feierlichkeiten und Themenwochen geplant. Ab 26. März wird die Sonderausstellung „Red Bull World of Racing“ präsentiert und pünktlich zum Geburtstag soll das Technik Museum in Sinsheim um ein U-Boot erweitert werden, das von der Bundesregierung versprochen wurde und so bald wie möglich übergeben werden soll.