산업기술 분야를 중심으로 한 고고역사·미술·공예 및 민속 관련 자료를 수집·전시하고 교직원 및 학생의 관람과 교육연구 자료로서 공여하여 향토문화의 인식 계몽에 기여함을 목적으로 설립되었다.
1980년 4월 충주공업전문대학 부설 공업박물관으로 설립하고 같은 해 10월에 전시실을 개관하였다. 명칭은 대학의 개편에 따라 1992년 충주산업대학 박물관, 1993년 충주산업대학교 박물관, 1999년 충주대학교 박물관, 2012년 한국교통대학교 박물관으로 변경하여 현재에 이른다. 박물관은 처음에 대학원동 2층에 위치하였다가 1996년 강의동 4층으로 이전하였다. 이후 2000년 학생회관으로 옮긴 뒤 2010년 신축된 대학본부 5층으로 이전하여 새롭게 단장하였다.
대학 본부 5층에 상설전시실과 기획전시실을 마련하여 역사·고고·미술·공예·민속 등의 자료를 모아 전시하고 있다. 유물은 발굴조사를 통한 출토 유물과 기증, 구입 등을 통해 1,000여 점이 소장되어 있다.
연구사업으로는 해마다 고고학적 지표 및 발굴조사를 실시하여 중원문화의 역사와 문화를 밝혀줄 실마리를 제공하고 있다. 전문대학으로는 최초로 고고학적 발굴조사를 실시하였으며, 조사된 유적으로는 충주산성·직동고분군·문주리 와요지·청룡사지·온달산성 등이 있다. 이 중 1985년에 발굴한 충주 문주리 요지는 1988년 충청북도 기념물로 지정되었다.
교육사업으로는 매년 일반 시민과 학생들을 대상으로 교양 강좌, 체험 학습, 역사문화 탐방 등을 개설하여 활발한 박물관의 교육적 기능을 수행하고 있다. 또한, 매년 11월 첫째주 화요일에는 중원문화학술대회를 개최하여 중원 문화에 대한 연구와 홍보에 큰 기여를 하고 있다.
조직은 학예부와 운영위원회로 구성되어 있다. 학예부는 고고학 유물과 민속·인류학 자료를 수집·보관·전시·고증·교육·홍보 등의 업무를 추진하며, 운영위원회는 위원장을 포함한 7명 이내의 위원으로 구성되어 박물관의 운영에 관해 위원장인 관장을 자문하는 일을 맡아 하고 있다.
전시실은 상설전시실과 기획전시실로 나누어져 있다. 상설전시실은 본관에서 소장하고 있는 유물을 중심으로 선사시대부터 근·현대에 이르기까지 시대순으로 중원문화권 유물을 중심으로 전시하였고, 우리 대학박물관 30년간의 역사와 성장 과정을 사진자료로 제시하였다. 아울러 조사에 사용되는 도구 및 직접 기록물과 결과물 등을 전시하고 있다.
기획전시실은 상설전시실에서 미처 보여주지 못한 중원문화를 보다 자세하게 소개하는 공간으로 매해 주제를 선정하여 특별전을 개최한다. 아울러 소규모 미술 전시회를 수시로 개최하는 등 다양한 목적으로 사용하고 있다.
중원지역의 역사와 문화에 관한 종합적인 교육 시설로서 역할을 수행하기 위해 활발한 연구·조사·전시·교육 등을 실시하고 있다. 이를 통해 충주를 비롯한 중원에 대한 이해와 자부심을 고취시킴과 동시에 유구한 한국의 전통문화를 향유할 수 있는 기회를 제공하고 있다.