En 1827, à l'age de 5 ans, Louis Pasteur arrive avec ses parents de Dole (maison de Louis Pasteur à Dole) dans cette maison d'Arbois, au bord de la cuisance (sur l’actuelle avenue Pasteur) où son père installe sa tannerie, et où Pasteur passe ses jeunes années jusqu’à l'âge de 17 ans.
En 1865, Pasteur hérite de la maison avec sa sœur Virginie, et en devient propriétaire en 1880 après la disparition de cette dernière. Il rend avec le temps la maison plus spacieuse et confortable, avec un laboratoire voisin de sa chambre au premier étage et y vient souvent avec beaucoup d'attachement et de plaisir durant sa vie avec sa famille et ses amis.
Durant ses nombreux séjours à Arbois, Pasteur reçoit régulièrement ses voisins et amis viticulteurs du vignoble du Jura, étudie notamment la fermentation des vins et met au point la pasteurisation. En 1874 il achète le clos des Rosières, vigne du village voisin de Montigny-lès-Arsures pour mener ses études sur le vin.
La maison est à ce jour un lieu de mémoire où tout a été conservé intact, du billard au laboratoire personnel. L'exposition permet de découvrir une partie de la vie et de l'œuvre de Louis Pasteur ainsi que de l'histoire des sciences.