Norsk kjøretøyhistorisk museum åpnet i juni 2019 i et helt nytt bygg ved Norsk vegmuseum. Museet er en konsolidering med det private Norsk kjøretøyhistorisk Museum som lå i Lillehammer sentrum fra 1983 til 2015.

Museet viser en stor utstilling av biler, motorsykler, mopeder og sykler fra begynnelsen av 1900-tallet og frem til 1990-tallet. Hovedvekten er lagt på vanlige bruksbiler og gir et bilde av hva som har rullet på norske veier fra bilens barndom og frem til våre dager. Utstillingen viser også flere unike norskproduserte kjøretøyer fra de mange forsøk på å starte bil- og motorsykkelproduksjon i Norge. Her finner du Mustads enorme «Giganten» fra 1917 med seks hjul, her kan du beundre over 60 sykler, se flere flotte mopeder og motorsykler og oppleve historien om elbilen Think. 

En del av utstillingen vil skiftes ut jevnlig og ulike temaer vises. I dag består utstillinger av kjøretøy som eies av Norsk vegmuseum samt innlånte objekter fra andre museer og fra privatpersoner.

Museet er et naturlig samlingssted for ulike bil- og motorklubber som ønsker å ha treff eller et mål for en kjøretur. Det er en egen VIP-parkering foran museet som er forbeholdt bil og motorsykkelklubber, denne stilles til disposisjon etter avtale. Museet er også hovedarena for arrangementet Nasjonal Motordag i juni hvert år.