Im März 1980 kam Klaus-Jürgen Sembach nach Nürnberg. Geholt hatte ihn Nürnbergs kreativer und innovativer Kulturreferent Hermann Glaser, um die von ihm ein halbes Jahr zuvor ins Leben gerufene "Projektgruppe Industriekultur" auf dem Weg zur Entwicklung eines neuartigen Museums zu führen. Zuvor hatte Sembach in München die Präsentation der weltweit größten Design-Sammlung, der Neuen Sammlung, konzipiert und spektakulär umgesetzt. Die neue Herausforderung in Nürnberg bestand nun darin, die menschliche Lebenswelt unter industriellen Bedingungen sichtbar zu machen und zu dokumentieren. Das Alltagsleben im Zeitalter der Industrialisierung stand im Mittelpunkt, und solange ein Museum noch nicht in Sicht war, steuerten er und die Projektgruppe dieses Ziel mit verschiedenen Ausstellungen an.
Am Anfang standen die "Expeditionen ins Alltägliche", die erste Ausstellung im historischen Nürnberger Straßenbahndepot im Stadtteil St. Peter, 1984 folgte die Ausstellung "Arbeitererinnerungen – Geschichte einer Nürnberger Arbeitergeneration". Ein Jahr später die große Jubiläumsausstellung "Zug der Zeit – Zeit der Züge" anlässlich 150 Jahre Deutschen Eisenbahn - auf dem Areal des ehemaligen Eisenwalzwerkes Julius Tafel im Nürnberger Osten. Für die Darstellung kulturhistorischer Bereiche der Eisenbahngeschichte zeichnete die Projektgruppe Industriekultur, die Ausstellung dazu fand in der ehemaligen Schraubenfabrikhalle des Walzwerkes statt. Nach dem Ende der von einem Millionenpublikum besuchten Jubiläumsschau, begann 1988 die schrittweise Entwicklung des Museums Industriekultur in den Räumen der Schraubenfabrik.
Die dafür entwickelte dreiachsige Konzeption mit den Bereichen Arbeitswelt, Private Lebenswelt und Öffentlichkeit entlang einer zentralen Erschließungsachse mit zahlreichen Inszenierungen durch die Zeit der vergangenen rund 200 Jahre Nürnberger Stadtgeschichte, gilt in Grundzügen bis heute, mit kontinuierlichen Ergänzungen, Erweiterungen und Anpassungen an aktuelle Entwicklungen.
1993 verabschiedete sich Klaus-Jürgen Sembach vom Museum, von Nürnberg. In den Folgejahren gestaltete er andernorts noch zahlreiche Ausstellungen zu vielfältigen Themen. Dabei erwarb er sich den Ruf eines der profiliertesten Ausstellungsgestalter Deutschlands.