Auf sechs Ebenen der Ausstellungsfläche ist die ganze Bandbreite an Zweirädern im Lauf der Geschichte der Mobilität zu sehen. Allein 45 Fahrradhersteller werden in der Ausstellung präsentiert neben vielen weiteren im Depot. Modelle veranschaulichen die Entwicklung des Fahrrads vom Laufrad des Freiherrn von Drais (1817) bis zum heutigen hoch technisierten Sportgerät. Die Vielzahl historischer Motorräder bietet einen Querschnitt durch die technische Entwicklung vom "Reitwagen" Daimlers (1885) und dem ersten serienmäßigen Motorrad von Hildebrand & Wolfmüller bis hin zu Modellen aller namhaften Hersteller. Darunter befinden sich zahlreiche Raritäten. Dem Motorrad-Rennsport ist eine eigene Abteilung gewidmet. Das NSU-Museum präsentiert darüber hinaus eine Dokumentation zu der eng mit Neckarsulm verknüpften Firmengeschichte und stellt die wichtigsten Produkte vor.