Das Technik Museum Speyer befindet sich in der Nähe des Speyerer Stadtzentrums am Flugplatz Speyer. Es präsentiert seit Anfang der 1990er Jahre auf einer Hallenfläche von 25.000 Quadratmetern und 100.000 Quadratmetern Freigelände eine große Anzahl zum Teil besonderer technischer Konstruktionen aus dem Fahrzeug- und Flugzeugbau. Des Weiteren befinden sich auf dem Museumsgelände das Marinehaus und ein Modellbaumuseum sowie ein IMAX-Filmtheater mit einer 24 Meter durchmessenden kuppelförmigen Leinwand mit einer Projektionsfläche von ca. 1000 Quadratmetern. Im Forum des Museums können sich Besucher kostenlos über die Transporte einiger größerer Ausstellungsobjekte zum Technik Museum Speyer und zum Technik Museum Sinsheim informieren. Träger ist der gemeinnützige Verein Auto & Technik Museum mit mehr als 2000 Mitgliedern. Direktor und Haupttriebfeder für den starken Ausbau des Museums ist der Unternehmer Hermann Layher, Sohn des Gründers Eberhard Layher.

Das Hauptgebäude, die denkmalgeschützte Liller Halle, wurde 1913 für die Compagnie Francaise Thomson-Houston (CFTH), die französische Schwestergesellschaft von British Thomson-Houston (siehe auch: Thomson-Houston Electric Company), in Lesquin bei Lille errichtet. Während des Ersten Weltkriegs wurde die komplette Halle von deutschen Truppen demontiert und etwa 1917 nach Speyer transportiert, wo sie ab 1918 als Produktionshalle für die Pfalz-Flugzeugwerke dienen sollte. Im Jahr 1913 wurden die Pfalz-Flugzeugwerke gegründet, die auf dem heutigen Gelände des Technik Museums ein Flugzeugwerk errichteten und bis 1918 dort Flugzeuge produzierten. 1918, nach dem verlorenen Ersten Weltkrieg, beschlagnahmten französische Truppen die Pfalz-Flugzeugwerke und nutzten das Gelände bis 1926 als militärischen Automobilpark. Die letzten französischen Truppen zogen 1930 aus Speyer ab. In den Jahren 1937 bis 1945 diente das Ensemble deutschen Spezialisten als Reparatur- und Überholungswerkstatt für Flugzeuge von den Flugwerken Saarpfalz. Nach dem Zweiten Weltkrieg, 1945 bis 1984, nutzte die französische Besatzungsmacht die Gebäude als Kaserne und fügte noch weitere Bauten hinzu. Die französischen Streitkräfte gaben die Kaserne Martin zum 30. Dezember 1986 an den Bund zurück. Zunächst gab es Planungen, dort eine Hundertschaft des Bundesgrenzschutzes unterzubringen. Aus dieser Zeit stammt der stacheldrahtbewehrte Zaun auf der Südseite. Nachdem diese Pläne verworfen wurden, wurden 1990 die Liller Halle und im Dezember 1992 das 18,5 Hektar große Gelände mit Ausnahme von 1,6 Hektar, auf denen ein Busunternehmen angesiedelt wurde, an die Eigentümer des Auto- und Technik Museums Sinsheim verkauft, die in Sinsheim nicht mehr erweitern konnten. In der Folge wurden zunächst die Liller Halle und dann der Wilhelmsbau renoviert und größere Freiflächen für Museumszwecke genutzt. Die ehemalige Kasernenkantine dient als Restaurant, das Offiziersgebäude und das Krankenrevier wurden zum Hotel umgebaut. Schließlich wurden zwei IMAX-Kinos und ein großer Eingangsbereich nördlich der Liller Halle angebaut. Da im Auto- und Technikmuseum Sinsheim Erweiterungsflächen fehlten, gründete der Verein Auto & Technik Museum Ende der 1980er Jahre eine zweite Ausstellungsfläche auf dem Gelände des Technikmuseums Speyer. Das Technikmuseum wurde 1991 eröffnet. Im Jahr 1993 erreichte das U-Boot U 9 der deutschen Bundeswehr das Ausstellungsgelände. Im selben Jahr wurde in der ehemaligen Werkstatt des Museums ein Marinemuseum eröffnet. Für die wachsenden Besucherzahlen entstand bis 1995 das Hotel am Technik Museum, welches bereits in den Jahren 1997, 1999 und 2000 erweitert werden musste. 1997 wurde mit dem Umbau des Verwaltungsgebäudes der Pfalz-Flugzeugwerke zu dem museumseigenen Wilhelmsbau begonnen. Der Umbau wurde 2000 fertiggestellt. Im gleichen Jahr konnte auf dem Museumsgelände die chinesische Dampflokomotive Qian Jin präsentiert und der Kinokomplex der IMAX DOME eröffnet werden. 1999 wurde das Transportflugzeug Antonow An-22 in das Museum transportiert. 2002 wurde eine Boeing 747 in Flugposition auf einem Metallgerüst im Technikmuseum montiert. Im Jahr 2003 entstand auf dem Museumsgelände die Fernsehsendung Das Rasthaus. 2004 wurde dem Museum das Hausboot der Kelly Family gespendet sowie ein Forum mit 350 Plätzen für Vorträge und Versammlungen eröffnet. Im Jahr 2010 wurde die Raumfahrtausstellung um eine originale Sojus Raumkapsel erweitert.