I 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 mais célebres de microscópios e telescópios da época, cuja coleção, única em completude e unidade, foi adquirida em 1747 por Benedito XIV para as coleções científicas do Instituto das Ciências. Entre os testemunhos do século XVIII destaca-se o gabinete de física do lord George Cowper, uma das mais ricas dotações da época e acompanhado de documentação.
Na instrumentação do século XIX incluem-se uma pilha de Volta, uma das mais antigas existentes, um protótipo de galvanômetro astático vertical pertencente a Leopoldo Nobili, um piezômetro Oersted, um modelo de locomotiva a vapor realizado em Castelmaggiore em meados do século XIX com materiais usados para locomotivas reais. Seguem-se quase todos os equipamentos de Augusto Righi, maior expoente italiano da física do século XIX, enquanto o século XX é representado por Quirino Majorana, cujo legado constitui uma das dotações mais consistentes do museu.
