Allotjats en dos edificis, Palazzina Uzielli i Castello dei Conti Guidi, amb més de 60 models de màquines i eines amb les referències precises a Leonardo codis, el museu és un dels més grans i originals col·leccions dedicades a Leonardo da Vinci, arquitecte, tecnòleg i enginyer. Creuant l'enigmàtica Piazza dei Guidi, re-dissenyat l'any 2006 per l'artista Mimmo Paladino, un arriba a la Palazzina Uzielli que acull la taquilla i les primeres sales dedicades a màquines utilitzats en la construcció, el tèxtil i la rellotgeria. L'original nculeus i la recollida de les més famoses Leonardo "invents" es mostra dins el Castell de Conti Guidi: és aquí que la futurista màquines de guerra, els batecs de l'ala, la motoritzat tanc i a la gran Sala del comte belfiore, el model de treball en un 1:2 escala de la grua que Brunelleschi utilitzat per completar la cúpula del Duomo a Florència. El Castell també acull tota una sala dedicada a l'menys coneguts estudis que Leonardo va comprometre en el camp de l'òptica i que constitueix la base de la seva tècnica pictòrica. A la primavera i a l'estiu, és possible visitar la terrassa panoràmica a la part superior de la torre del Castell per tenir a la vista de la colline del Montalbano i la fèrtil del riu Arno, paisatge.
