Os materiais reunidos em três amplas salas do instituto ilustram o desenvolvimento das ciências físicas nos últimos três séculos. O século XVII é representado, entre outros, pelos instrumentos do laboratório óptico do cientista de Spoleto Giuseppe Campani, um dos construtores de microscópios e telescópios mais célebres da época, cuja coleção, única por completude e unidade, foi adquirida em 1747 por Benedito XIV para as coleções científicas do Instituto de Ciências. Entre os testemunhos do século XVIII destaca-se o gabinete de física do Lord George Cowper, uma das dotações mais ricas da época, acompanhado de documentação.
Na instrumentação do século XIX incluem-se uma pilha de Volta, uma das mais antigas existentes, um protótipo de galvanômetro a estático vertical pertencente a Leopoldo Nobili, um piezômetro Oersted, um modelo de locomotiva a vapor construído em Castelmaggiore em meados do século XIX com materiais usados para locomotivas reais. Seguem-se quase todos os equipamentos de Augusto Righi, o maior expoente italiano da física oitocentista, enquanto o século XX é representado por Quirino Majorana, cujo legado constitui uma das dotações mais consistentes do museu.
