Усадьба механиков Е. А. и М. Е. Черепановых, включающая дом и флигель, является памятником архитектуры федерального значения. Двухэтажный каменный дом и флигель построены в стиле классицизма в первой трети XIX века, предположительно по проекту архитектора А. П. Чеботарева.
Дом и усадьба принадлежали семье создателя первого русского паровоза Мирона Ефимовича Черепанова. Семья тагильского мастера проживала в нем до 1867 года. В этом году дом был приобретен заводоуправлением Выйского медеплавильного завода под служебные квартиры для своих управляющих. После Октябрьской революции в доме размещались различные советские конторы, а в конце 1940-х годов его хозяевами становятся воспитанники детского приемника-распределителя УВД. В 1984 году дом был передан Нижнетагильскому музею.
В восстановлении «Дома Черепановых», которое продлилось двадцать лет (на длительность работ повлиял экономический кризис 1990-х гг.) принял участие весь город. Музей создавался «всем миром» — методом народной стройки. В его реставрации, обустройстве территории, построении экспозиции приняли участие не только музейные сотрудники, но и многочисленные предприятия, организации, учреждения, объединения, частные предприниматели. Большую роль в ремонтных работах, а также в комплектовании экспонатов сыграла Свердловская железная дорога. Творческую группу, которая была создана для разработки концепции музея и созданию музейной экспозиции, возглавила Л. П. Малеева, заслуженный работник культуры Российской Федерации.
Дом Черепановых впервые открыл свои двери для посетителей 12 августа 2004 года. А в 2005 году создатели его экспозиции получили областную музейную премиею имени О. Е. Клера.
Этот музей — редкая возможность соприкоснуться с традициями тагильских изобретателей, на подлинных экспонатах познакомиться с их биографиями и изобретениями. Увидеть уникальные астрономические часы Е. Г. Кузнецова, серебряную вазу — подарок изобретателю паровых машин Е. А. Черепанову от заводчиков Демидовых, велосипед XIX века и многое другое. Особый интерес вызывают действующие модели паровозов и железной дороги, а также интерактивные выставки по истории техники.