De materialen verzameld in drie ruime zalen van het instituut illustreren de ontwikkeling van de natuurwetenschappen in de afgelopen drie eeuwen. De zeventiende eeuw wordt onder andere vertegenwoordigd door de instrumenten uit het optische laboratorium van de wetenschapper uit Spoleto, Giuseppe Campani, een van de beroemdste bouwers van microscopen en telescopen uit die tijd. Zijn collectie, uniek vanwege de volledigheid en samenhang, werd in 1747 aangekocht door Benedetto XIV voor de wetenschappelijke collecties van het Instituut voor Wetenschappen. Onder de getuigenissen uit de achttiende eeuw valt de natuurkundekamer van lord George Cowper te noemen, een van de rijkste uitrustingen uit die tijd, voorzien van uitgebreide documentatie.
Onder de instrumenten uit de negentiende eeuw bevinden zich een Volta-batterij, een van de oudste bestaande, een prototype van een verticale astatic galvanometer die toebehoorde aan Leopoldo Nobili, een Oersted-piezometer, en een model van een stoomlocomotief gemaakt in Castelmaggiore halverwege de 19e eeuw met materialen gebruikt voor echte locomotieven. Daarop volgen bijna alle apparaten van Augusto Righi, de vooraanstaande Italiaanse natuurkundige uit de 19e eeuw, terwijl de twintigste eeuw wordt vertegenwoordigd door Quirino Majorana, wiens nalatenschap een van de omvangrijkste collecties van het museum vormt.
