Namen ustanovitve TMS je bilo evidentiranje, zbiranje, urejanje, hranjenje, varovanje, posredovanje in zaščita tehniške dediščine, povezane z razvojem obrti in industrije na slovenskih tleh. Ob tako široko zastavljeni nalogi ter pomanjkanju razstavnih in depojskih prostorov so postopno v posameznih krajih ustanavljali posebne tehniške zbirke, ki so se z leti osamosvojile. Mednje sodijo Kovaški muzej v Kropi, Mestni muzej v Idriji, tekstilna zbirka v okviru Gorenjskega muzeja v Kranju in železarska zbirka na Jesenicah.
Prve zbirke TMS v Bistri, ki so obravnavale gozdarstvo in lovstvo, so odprle vrata javnosti leta 1953. Danes so na več kot 6000 m2 razstavnih površin na ogled stalne zbirke s področij kmetijstva, prometa, gozdarstva, lesarstva, lovstva, ribištva, tekstila, tiskarstva in elektrotehnike. Poleg muzeja v Bistri se dislocirane enote nahajajo še v Polhovem Gradcu, kjer je urejen Muzej pošte in telekomunikacij, na gradu Bogenšperk, kjer sta obiskovalcem na ogled Slovenska geodetska zbirka in Valvazorjeva grafična zbirka ter v Soteski in Pivki, kjer se nahaja deponirana zbirka predmetov.