Museossa on arvokkaita tieteellisiä instrumentteja 1500-1800 -luvuilta. Medici-kokoelman aloitti  Cosimo I  (1519–1574). Medici-suvun sammuttua  Firenzen suurherttuaksi tuli Peter Leopold Habsburg-Lorraine (1747-1792), joka laajensi museon kokoelmia. Niitä on kartutettu myöhemminkin.

On hämmästyttävää, mitä kaikkea Galileo Galilei (1564-1642) ehti tutkia ja saavuttaa elämänsä aikana. Hän oli matemaatikko, fyysikko, tähtitieteilijä, filosofi ja jopa tekniikan alalla hän teki keksintöjä (mm. pumppuasema). Hän kirjoitti useita kirjoja. Museossa on myös hänelle kuulunutta esineistöä. Kunnioituksella niitä katselin. On hämmästyttävää mihin kaikkeen tiedemiehet pystyivät jo 500 vuotta sitten, kun ei ollut taskulaskimia eikä muita apuvälineitä. Matematiikan osaaminen oli erittäin korkealla tasolla. Galilei kehitti sitäkin. Hän myös opetti matematiikkaa yliopistoissa, vaikka ei ollut itse saattanut loppuun yliopisto-opintojaan, sillä vanhemmilla ei ollut siihen varaa.

Galilei kehitti kaukoputkia kuultuaan niistä. Ensimmäinen suurensi kolminkertaiseksi ja myöhemmin hän valmisti jopa 32 kertaa suurentavan laitteen. Hän pystyi tieteellisesti osoittamaan Kopernikuksen väitteet aurinkokeskeisestä maailmasta oikeaksi.

Museossa on myös valtava yli 3 metriä korkea rakennelma, joka kuvaa maakeskeistä näkemystä. Se on rakennettu vuosina 1588–1593 eli ennen Galileon tutkimuksia. Katolinen kirkko määräsi Galilein arestiin loppuelämäkseen hänen julkaistuaan aurinkokeskeisen maailmankuvansa. Katolinen kirkko poisti Kopernikuksen ja Galilein teokset kiellettyjen kirjojen listalta  vuonna 1835. Vasta vuonna 1992 paavi Johannes Paavali II julisti virallisesti, että Galilein tuomio oli virhe, ja kirkko myönsi hänen olleen oikeassa fysiikasta ja tähtitieteestä.

Museossa on useita eri teemoihin keskittyviä huoneita esim. kemian, luonnonilmiöiden mittaamisen ja tarkkuusinstrumenttiteollisuuden huoneet monien muiden lisäksi. Museo esittelee paljon muutakin kuin vain Galilein ansioita.

Ulko-oven lähellä oli huone, jossa sai kokeilla fysiikan ilmiöitä entisajan laitteiden kopioilla. Kivaa oli kokeilla.

Astrolabi (edelsi sekstanttia)

1500-luvun maapallo 

ja

1700-luvun kaukoputki

1800-luvun kaukoputkia

Galilein alkuperäiset

kaukoputki ja 

kompassi

Galilein instrumenttien kuljetusarkku

1600-luvun tornikellon koneisto

Aurinkokeskeinen ja

maakeskeinen 

maailmankuva

Antonio Santuccin suunnittelema ja vuosina 1588-1593 rakennettu maakeskeinen armillaarisfääri