Im Hüttenmuseum läßt sich die 300-jährige Geschichte der Eisenverhüttung und Eisenverarbeitung des Eisenhüttenwerkes Thale und die damit verbunden industrielle Entwicklung der Stadt Thale nachvollziehen.
In Thale wurde 1831 die erste schmiedeeiserne Wagenachse in Deutschland hergestellt und 1835 das erste Geschirrmaillierwerk Europas gegründet. Der Bahnanschluss Thales 1862 führte zu einem rasanten Wachsen des Eisenhüttenwerks.
1868 kamen die ersten zwei Dampfmaschinen zum Einsatz. Die Aktiengesellschaft des Eisenhüttenwerkes wurde gegründet. 1887 wurde das Emaillierwerk neu gebaut, 1895/96 der Neubau, das Warmblechwalzwerk und 1900 das Siemens-Martin-Stahlwerk errichtet. In der Ausstellung sind auch zahlreiche Exponate der Rüstungsproduktion im 2. Weltkrieg zu sehen.
Nach 1945 wurde die Produktion für den allgemeinen Bedarf fortgeführt. Die Hauptproduktionsbereiche waren Stahlwerk, Walzwerke, Stanz- und Emailierwerk, Behälter- und Apparatebau und die Pulvermetallurgie. 1990 wurde das Blockwalzwerk stillgelegt.
Eine Besonderheit ist die in der Ascherslebener Maschinenfabrik AG gebaute Schmidtsche Heißdampfmaschine aus dem Jahr 1911, die von 1912 bis 1990 die drei Walzgerüste des Blockwalzwerkes angetrieben hat. Das frühere Herz des Walzwerkes ist zu besichtigen und kann in Bewegung gesetzt werden.