Museum Dirgantara Mandala merupakan penyatuan antara dua museum yaitu Museum  pusat AURI yang semula berkedudukan di Jakarta dengan Museum Pendidikan/Karbol. 

Adapun dasar pertimbangan penentuan lokasi museum berada di Yogyakarta adalah sebagai berikut :

• Pada peristiwa 1945-1949, Yogyakarta memegang peranan penting sebagai tempat lahir dan perjuangan TNI Angkatan Udara.
• Yogyakarta adalah tempat penggodokan taruna-taruna Angkatan Udara (Karbol) calon perwira TNI-AU.
• Perlunya pemupukan semangat hikmat dirgantara, nilai-nilai 45 dan tradisi juang TNI AU dengan mengacu pada semangat Maguwo.

Pembukaan dan peresmian Museum Pusat TNI-AU Dirgantara Mandala dilakukan oleh Kepala Staf TN I-AU Marsekal TNI Ashadi Tjahjadi bertepatan dengan peringatan Hari Bhakti TN I-AU 29 Juli 1978.

Bangunan museum merupakan gedung bekas pabrik gula Wonocatur Lanud Adisucipto yang direhabilitasi. Luas area museum seluruhnya ± 4,2 HA dengan luas bangunan 8.765 m2. Peresmian penggunaan gedung baru sebagai gedung Museum Pusat TNI-AU Dirgantara Mandala dilaksanakan pada tanggal29 Juli 1984 oleh Kepala StfTNI-AU Marsekal TNI Subandi.

Koleksi museum berjumlah 10.000 buah terdiri dari 36 pesawat terbang, 1.000 foto, 28 diorama, lukisan-lukisan tanda kehormatan, pakaian dinas sejumlah koleksi buku yang disimpan diperpustakaan. Koleksi masterpiece adalah replika Pesawat Dakota VI- (LA milik perusahaan penerbangan India yang ditembak jatuh di daerah Ngotho, Bantul oleh Belanda ketika hendak mendarat di Maguwo Yogyakarta

.