Die in drei großzügigen Sälen der Einrichtung gesammelten Materialien veranschaulichen die Entwicklung der Naturwissenschaften in den letzten drei Jahrhunderten. Das 17. Jahrhundert wird unter anderem durch die Geräte des optischen Labors des Wissenschaftlers Giuseppe Campani aus Spoleto repräsentiert, einem der berühmtesten Hersteller von Mikroskopen und Teleskopen jener Zeit, dessen Sammlung, einzigartig in Vollständigkeit und Einheitlichkeit, 1747 von Benedikt XIV. für die wissenschaftlichen Sammlungen des Instituts der Wissenschaften erworben wurde. Zu den Zeugnissen des 18. Jahrhunderts gehört das naturwissenschaftliche Kabinett von Lord George Cowper, eine der reichhaltigsten Ausstattungen der Epoche, ergänzt durch Dokumentationen.
Zu den Instrumenten des 19. Jahrhunderts zählen eine der ältesten vorhandenen Voltaschen Säulen, ein Prototyp eines vertikalen astatic galvanometers, das Leopoldo Nobili gehörte, ein Oersted-Piezometer, ein Modell einer Dampflokomotive, das Mitte des 19. Jahrhunderts in Castelmaggiore mit Materialien produziert wurde, die auch für echte Lokomotiven verwendet wurden. Es folgen nahezu alle Ausrüstungsgegenstände von Augusto Righi, dem bedeutendsten Vertreter der italienischen Physik des 19. Jahrhunderts, während das 20. Jahrhundert durch Quirino Majorana repräsentiert wird, dessen Nachlass eine der umfangreichsten Sammlungen des Museums darstellt.
