Il Museo ha sede nella periferia nord di Bologna in un'ex fornace lungo il Navile antico canale navigabile della città. La fornace, costruita nel 1887 con Forno Hoffmann a ciclo continuo, produceva mattoni, tegole marsigliesi e laterizi cotti lavorando argilla di ottima qualità presente nell'area. Alla fine del secolo l'espansione della ditta Galotti portò alla costruzione di un altro Forno Hoffmann di cui restano tracce sul terreno del giardino interno. Dopo un periodo di abbandono seguito alla cessazione delle attività nel 1966 l'edificio è stato acquisito dal Comune di Bologna e ristrutturato tra il 1984 e il 1990. La Fornace, è stata completamente ristrutturata ed attrezzata per accogliere il Museo ed altre attività e istituzioni.

Al piano terra - Il forno Hoffmann, cuore della produzione per la cottura dei mattoni, presenta nel suo portico esterno, una documentazione relativa alla storia dell'ex fornace e al ciclo di lavorazione dei laterizi oltre al comparto bolognese del packaging. Al suo interno è allestita la sezione "Imparare la macchina" dedicata alla storia dell'istruzione tecnica e dell'aggiornamento tecnologico di Bologna tra Otto e Novecento.
Al primo piano - È presente la sezione "Dall'eccellenza al futuro", dedicata alle dinamiche e alle tecnologie dell'industria bolognese contemporanea. Articolata in tre aree, "Dentro l'economia di Bologna, "I sensi delle macchine", "Le stanze dell'eccellenza", propone informazioni, studi e ricerche continuamente aggiornati circa i principali indicatori dell'economia bolognese, in una prospettiva di sistema globale del mercato. Esemplificazioni, exhibit e filmati documentano le ultime applicazioni delle ricerche tecnologiche. È inoltre qui che si trovano i laboratori didattici articolati in sezioni disciplinari con attrezzature per eseguire esperienze, esperimenti e osservazioni su tematiche di approfondimento scientifico quali le fonti d'energia (acqua, vapore, elettricità), la composizione e la struttura chimica di alcuni elementi (acqua e aria), il sistema solare, il ciclo di lavorazione della seta.
Dal 12 ottobre 2013 il Museo del Patrimonio Industriale si è arricchito di una nuova sezione dedicata all’astronomia. L'allestimento preciso e spettacolare de “L'Officina delle Stelle” permette al visitatore di affacciarsi sull’universo vicino e lontano attraverso l’enorme finestra di un grande diorama che rappresenta il Sistema Solare col Sole al massimo di attività seguito dalla schiera dei pianeti rigorosamente in scala. L’esperto del settore può invece senz'altro apprezzare l’attenta selezione di oggetti del profondo cielo, scelti trai i più noti e dibattuti per le loro peculiari caratteristiche.
Completano la nuova proposta espositiva del Museo, i preziosi telluri ad uso didattico costruiti nel 1854-55 da Sebastiano Zavaglia, all'epoca direttore incaricato del Gabinetto Aldini di Fisica e Chimica Applicate.
Al secondo piano - l'esposizione ricostruisce il profilo della storia industriale di lungo periodo della città attraverso una successione di nuclei tematici:
- Bologna dell'acqua e della seta dei secoli XV-XVIII quando la città era leader mondiale nella produzione serica, una supremazia basata su un uso innovativo dell'energia idraulica (sistema idraulico artificiale) e sull'alta tecnologia dei mulini da seta alla bolognese. Plastici, grandi modelli di macchine (mulino da seta), video e strutture interattive, una multivisione per diapositive ricostruiscono l'organizzazione produttiva dei secoli XV-XVIII;
- Bologna della cultura meccanica dell'inizio del Novecento diffusa in piccole officine e sostenuta da competenze tecniche di qualità professionale;
- i settori produttivi del moderno distretto industriale come la motoristica, il biomedicale e soprattutto il comparto dei costruttori di macchine automatiche per il packaging, rappresentato attraverso macchinari reali restaurati, biografie di imprese, di tecnici, di progettisti, testimonianze orali dei protagonisti, documentazione sociale ed economica del modello di sviluppo realizzato.