Les matériaux rassemblés dans trois grandes salles de l’institut illustrent le développement des sciences physiques au cours des trois derniers siècles. Le XVIIe siècle est représenté, entre autres, par les instruments du laboratoire optique du scientifique spoletin Giuseppe Campani, l’un des constructeurs de microscopes et télescopes les plus célèbres de l’époque, dont la collection, unique par sa complétude et son unité, fut achetée en 1747 par Benoît XIV pour les collections scientifiques de l’Institut des Sciences. Parmi les témoignages du XVIIIe siècle, on se souvient du cabinet de physique de lord George Cowper, l’un des ensembles les plus riches de l’époque, accompagné de documentation.
Parmi l’instrumentation du XIXe siècle figurent une pile de Volta, parmi les plus anciennes existantes, un prototype de galvanomètre astatic vertical ayant appartenu à Leopoldo Nobili, un piézomètre Oersted, un modèle de locomotive à vapeur réalisé à Castelmaggiore au milieu du XIXe siècle avec des matériaux utilisés pour de vraies locomotives. Suivent presque tous les équipements d’Augusto Righi, principal représentant italien de la physique du XIXe siècle, tandis que le XXe siècle est représenté par Quirino Majorana, dont le legs constitue l’un des ensembles les plus conséquents du musée.
