مطالعات و بررسی‌ها برای ساخت این کارخانه در سال ۱۳۰۷ آغاز شد. تا پیش از آن، ایران یکی از واردکنندگان سیمان از کشورهای دیگر از جمله روسیه بود. پس از بررسی‌ و آزمایش دریافتند که در کوه‌های اطراف ری موارد معدنی غنی سنگ آهک  خاک رس مرغوب برای تولید سیمان وجود دارد که می‌تواند نیاز ایران به سیمان با قیمتی ارزان‌تر را تأمین کند. در نهایت، در تاریخ ۲۱ شهریورماه ۱۳۱۰ قرارداد احداث کارخانه سیمان ری با شرکت دانمارکی اف. ال. اسمیت FLSmidth بسته شد.

زمین کارخانه از کشاورزان به بهای مترمربع دو و نیم ریال خریداری شد. کلنگ کارخانه در شهر ری، هفت کیلومتری جنوب تهران، کنار کوه سرسره فتحعلیشاه، دیرک و دیوارهای ری قدیم به زمین زده شد. بعدها با گسترش فعالیت این کارخانه، بخشی از این کوه و دیوارهای قدیمی ری از بین رفت.

در اسفند سال ۱۳۶۲ به دلیل توسعه شهر تهران و قدیمی شدن دستگاه‌ها که با انتشار آلودگی همراه بود و به خاطر شکایت‌های مردم، به تصمیم مجمع عمومی شرکت سیمان ری، تولید سیمان در کارخانه متوقف می‌شود و در نهایت کارخانه سال ۱۳۶۳ منحل می‌شود و تا سال ۱۳۹۷ متروکه و بلااستفاده می‌ماند.

کارخانه سیمان ری، نخستین کارخانه سیمان ایران و از اولین‌های صنایع در دوره معاصر است که در زمان پهلوی اول و همزمان با آغاز ساخت‌وسازهای صنعتی در ایران تأسیس شد و شروع به فعالیت کرد و یکی از نمادهای مهم صنعتی شدن ایران و خودکفایی به سیمان به شمار می‌آید.

این کارخانه از سال ۱۳۱۲ تا ۱۳۳۳ سیمان مهم‌ترین پروژه‌های عمرانی کشور را تأمین کرد که از مهم‌ترین آن‌ها ساخت راه‌آهن کشور و پل ورسک در خط آهن شمال است.

زمین کارخانه در وسعتی در حدود ۱۸ هکتار واقع شده است. بنای اولیه کارخانه در سال ۱۳۱۰ توسط شرکت اشمیت آلمان گذاشته شد و کارخانه دو سال بعد از آن افتتاح شد و در سال‌های واپسین با سه خط تولید گسترش یافت؛ ابتدا با خط تولید ۱۰۰ تنی (از سال ۱۳۱۰ تا ۱۳۱۱)، بعد ۲۰۰ تنی (از سال ۱۳۱۱ تا ۱۳۱۶) و در آخر ۳۰۰ تنی (از سال۱۳۱۸ تا ۱۳۶۰).

در سال ۱۳۱۷ بیش از ۷۵ درصد کارهای ساختمانی خط سوم کارخانه انجام شده بود و بخشی از ماشین‌آلات، خریداری و به کارخانه ارسال شد، اما به دلیل جنگ جهانی دوم، کشتی حامل تجهیزات در کانال سوئز توسط متفقین توقیف و ماشین‌آلات مصادره شد که در نتیجه، ادامۀ ساخت خط سوم کارخانه تا سال ۱۳۳۰ متوقف ماند.

براساس اسناد و مدارک موجود در کارخانه که اکنون به نمایش گذاشته شده و یکی از بخش‌های جذاب و تماشایی آن به شمار می‌آید، تا سال ۱۳۳۰ در کارخانه سیمان ری حدود یک هزار کارگر مشغول به کار بودند. هرچند راهنمای موزه می‌گوید که کارخانه حدود سه هزار کارگر داشت که بیشترشان هم کارگر فصلی بودند و زمانی که کارخانه منحل شد این تعداد به ۶۰۰ نفر کاهش یافته بود.