Inserito precedentemente in spazi espositivi estremamente limitati, nel 1991 è stato trasferito nell'attuale sede, dopo il recupero delle infrastrutture preesistenti, in un'area di circa 50 mila mq, molto articolata, con ampi viali, estese zone nel verde e volumi con struttura a "scheda", tipica dei primi del secolo, un tempo utilizzati per attività didattiche della Scuola della Motorizzazione Militare.

Nel complesso sono presenti più di trecento unità tra automobili ed autocarri civili e militari d'epoca, sessanta tra mezzi cingolati, blindati e corazzati, e sessanta motocicli d'epoca. Tra i sei padiglioni espositivi è da evidenziare quello intitolato alla "Medaglia d'Oro Arturo mercanti" nel quale sono ubicati la Direzione, una biblioteca-archivio con dati e schede tecniche riferiti a molti mezzi a motore in affidamento all'Esercito, dalle origini ai nostri giorni, nonché materiale fotografico e documentale, una grande carta murale riportante la manovra dinamica attuata dal Generale Cadorna nel Trentino, nell'anno 1916, caratterizzata dal primo massiccio impiego del trasporto automobilistico.

Oltre ad alcuni carri a traino animale del 1914 e del 1916, il Museo annovera pezzi di grande valore ed importanza storica, come gli autocarri Fiat 18 BL, Fiat 15 Ter e Spa 38, nonché due aerei leggeri Piper L 18 e L 21 B, una Fiat 501 Torpedo, un carro veloce L3, un carro M 15-42 e un carro P 40, una rarissima autoblinda Lancia Astura Lince del 1942, un autocarro Spa Dovunque 35, una Fiat 513 modello 4 del 1910, utilizzata da Vittorio Emanuele III per gli spostamenti sul fronte della 1^ Guerra Mondiale, e la famosissima autoambulanza del film "Addio alle Armi", Fiat tipo 2 del 1910.

La località della Cecchignola è situata nella periferia sud di Roma, a breve distanza dal quartiere dell'Eur ove è visitabile il Museo della Civiltà Romana, il Palazzo della Civiltà del Lavoro e la chiesa dei Santi Pietro e Paolo.​