Начало музею в 1965 году положила геолого-минералогическая коллекция, но первыми экспонатами стали палеонтологические находки ― фрагменты ископаемых животных из деревни Каменка (близ Тюмени), которые поступили в Тюменский индустриальный институт (ТИИ, ныне ТюмГНГУ) ещё осенью 1964 г., фактически одновременно с открытием вуза.

У истоков создания, как и большинства университетских музеев России, стояли талантливые учёные, увлечённые наукой патриоты своего края: В.Е. Копылов, И.В. Лебедев, Ю.П. Сорокин, Ю.С. Папин, В.К. Ермаков.

Организации музея активно способствовал первый ректор Анатолий Николаевич Косухин (1925-1988). Возглавляемый им институт стал крупным техническим вузом по подготовке специалистов для нефтяной, газовой промышленности и машиностроения. При нём создали лабораторную базу, вычислительный центр, учебные аудитории, кабинеты, в том числе и музей.

Копылов Виктор Ефимович, профессор, доктор технических наук, член-корреспондент РАЕ, Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, Почётный гражданин Тюмени, является создателем первого в Сибири научно-технического музея. Он один из основателей Тюменского индустриального института и высшего нефтяного инженерного образования в Сибири. В ТИИ-ТюмГНГУ работает с 1964 г. и по настоящее время, с 1973 по 1986 гг. был ректором вуза. На протяжении более 50 лет Виктор Ефимович фактически единственный в Тюменской области исследователь жизни и творчества Д.И. Менделеева, собравший уникальную коллекцию о великом учёном-сибиряке. В.Е.Копылов является директором НИИ ИНТЗ.

Лебедев Иван Викторович (1909-2002), доктор геолого-минералогических наук, первый профессор Тюменского индустриального института, внёсший крупный вклад в разработку стратиграфии, палеонтологии и тектоники мезозоя Западной Сибири. Иван Викторович – один из создателей палеонтологической коллекции музея.

Папин Юрий Семёнович (1937-2013), доктор геолого-минералогических наук, профессор, член-корреспондент Академии технологических наук. В 1967-1968 гг. усилиями профессора И.В. Лебедева и доцента Ю.С. Папина был организован палеонтологический музей, который в 1969 г. вошёл в состав геолого-минералогического музея. Юрий Семёнович внёс заметный вклад в науку палеонтологию, за что в честь него назван класс двустворчатых моллюсков в верхней Перми Кузбасса – Papinella Starobogatov, 1979 г.

Сорокин Юрий Петрович (1933-2008), кандидат геолого-минералогических наук (1970 г.), работал в ТИИ-ТюмГНГУ с 24 июня 1964 по 1995 гг. Ю. П. Сорокин сыграл большую роль в комплектовании геолого-минералогической коллекции. При поддержке ректора А.Н. Косухина в 1965 г. Юрий Петрович приобрёл для вуза петрографическую и минералогическую коллекции, которые составили основу музея. В конце 1960-х годов он добился размещения и выполнения заказа на изготовление 35 моделей структур минералов, а также передачи в дар более 100 томов научной литературы из музея МГУ.

Ермаков Василий Константинович (1909-1992), доктор геолого-минералогических наук, профессор. Трудовую деятельность в ТИИ начал с 25 июня 1964 г. доцентом кафедры общей геологии. В 1969 г., защитив докторскую диссертацию, как большой знаток и ценитель минералов совместно со своими помощниками Ю.П. Сорокиным и Ю.С. Папиным вплотную занялся созданием геолого-минералогического музея. По воспоминаниям Василия Константиновича начиналось всё так: «По учебному плану нужны были коллекции, их стали собирать. Стали ежегодно посылаться экспедиции в тот или иной район страны. География этих экспедиций — Урал, Сибирь, Дальний Восток…».

В результате деятельности организаторов-энтузиастов, а также благодаря профессорско-преподавательскому составу, студентам, частным дарителям была собрана уникальная коллекция минералов и горных пород из разных уголков страны, в которой насчитывается около 20 тыс. образцов, приборов и предметов геологического поиска.

Музей приобрёл официальный статус в 1976 году (Приказ Министерства высшего и среднего образования РСФСР № 199 от 30. 04.1976 г.). Следом за богатейшим геолого-минералогическим собранием с конца 1970-х годов В.Е. Копыловым была сформирована коллекция редчайших старинных предметов по истории техники ХVII-ХХ вв., материалы о жизни и деятельности замечательных учёных, инженеров и предпринимателей, своей судьбой связанных с Зауральем. Комплектование предметов научно-технического музея осуществлялось в Тюменской области, на территории России и даже за рубежом. Большая часть из них — раритеты. Вот как вспоминает о создании научно-технического музея профессор В.Е. Копылов: «Мысль о необходимости музея истории науки и техники Зауралья появилась у меня, тогда ректора Тюменского индустриального института, после одной из бесед с абитуриентами. Как выяснилось, будущие студенты не имели ни малейшего представления о замечательных инженерах и учёных нашего края, об их научных достижениях, о промышленном развитии Тюмени в прошлые времена…». В 1983 году открылась экспозиция научно-технического музея.

Непременным спутником В.Е. Копылова в экспедициях, помощником в других видах деятельности с первых лет организации музея стал заведующий фотолабораторией и музеем Александр Евгеньевич Лыткин. Со студенческих лет и по настоящее время работает в музее, занимается формированием фотолетописи ТИИ-ТюмГНГУ, комплектованием, оформлением залов и выставок, хранением фотофонда МИНТЗ, проведением экскурсий.

Большой вклад в комплектование радиотехнической коллекции внёс Евгений Викторович Копылов, кандидат биологических наук, заведующий научно-техническим музеем в 1994 г. Ему также удалось обнаружить 18 редчайших прижизненных фотографий великого физиолога И.П. Павлова и некоторые предметы из кабинета и научной лаборатории ученого. Собранные материалы стали основой выставки к 150-летию И.П. Павлова, организованной в 1999 г. в музее Истории науки и техники Зауралья.

В 1995 г. произошло объединение двух музеев: геолого-минералогического и истории науки и техники Зауралья на основании Общего положения о музее истории науки и техники Зауралья, геологическом музее, утвержденного 04. 03. 1995 г. Н. Н. Карнауховым, ректором ТюмГНГУ.