Усадьба механиков Е. А. и М. Е. Черепановых является памятником архитектуры федерального значения. Двухэтажный каменный дом и флигель построены в стиле классицизма в первой трети XIX века.

После Октябрьской революции в доме размещались различные советские конторы, а в конце 1940-х годов его хозяевами стали воспитанники детского приёмника-распределителя УВД. В 1984 году дом был передан нижнетагильскому музею.

Восстановление Дома Черепановых продлилось 20 лет (на длительность работ повлиял экономический кризис 1990-х гг.). Была проведена его реставрация, обустроена территория, построена экспозиция.

Дом Черепановых впервые открыл свои двери для посетителей 12 августа 2004 года. А в 2005 году создатели экспозиции получили областную музейную премиею имени О. Е. Клера.

Музей даёт возможность прикоснуться к традициям тагильских изобретателей, на подлинных экспонатах познакомиться с их биографиями и изобретениями. Увидеть уникальные астрономические часы Е. Г. Кузнецова, серебряную вазу — подарок изобретателю паровых машин Е. А. Черепанову от заводчиков Демидовых, велосипед XIX века и многое другое. Особый интерес вызывают действующие модели паровозов и железной дороги, а также интерактивные выставки по истории техники.