Музей расположен в старинном особняке 1912 года постройки на улице Курортной, где собраны материалы по истории города.
В начале прошлого века сакское грязелечение было окончательно признано официальной медициной как научно обоснованный метод. В грязелечебнице работали выдающиеся врачи того времени: С.Налбандов, И.Алексинский, К. Есипов, Н. Бурденко. Они осознавали необходимость сохранения каждой крупицы бесценного врачебного опыта, накопленного в Саках. С этой целью в 1909 году был создан первый музей в городе-курорте.
Знакомство с музеем начинается с античного периода — быта древних поселений, возникновения лечения на Сакском озере у древних греков. Об этом свидетельствуют подлинные экспонаты — амфоры, обломки плит поросского мрамора с древнегреческими надписями, глиняная посуда, античные якоря, херсонесские монеты. Кстати, Сакский музей, пожалуй, единственный на просторах СНГ, где можно подробно ознакомиться с историей грязелечения в России и в СССР.
Немало здесь материалов, рассказывающих об истории развития Сакского курорта, о замечательных врачах, которые тут трудились, и знаменитых пациентах, которые тут лечились. Например, об адмиралах русского флота М.П. Лазареве, В.А. Корнилове, А.М. Серебрякове, Н.Ф. Метлине, С.О. Макарове (этому адмиралу установлен памятник на территории военного санатория), которые, как и все моряки того времени, страдали от жестокого ревматизма, а здесь получали выздоровление и облегчение.
В музее представлены материалы о других известных людях, лечившихся на Сакском курорте: литераторах Н.В. Гоголе, И.Ф. Анненском, М.А. Волошине, Лесе Украинке. И в наше время в Саках были на лечении многие известные спортсмены, артисты, космонавты.
Отдельный зал посвящен Крымской (Ялтинской) конференции глав государств антигитлеровской коалиции — СССР, США, Великобритании. Именно на Сакский аэродром в феврале 1945 года приземлялись самолеты У. Черчилля и Ф. Рузвельта. А кроме них — еще около 180 транспортных, правительственных и военных самолетов.
В наши дни Сакский аэродром знаменит тем, что именно здесь находится самый большой в мире научно-испытательный трамплин для тренировок палубной авиации — НИТКА, построенный в 1986 году. Он по-прежнему действующий, его периодически используют российские летчики. Одна из экспозиций музея рассказывает об этом уникальном сооружении.