Le musée contient des instruments scientifiques de physique et d'astronomie du 18ème, 19ème et de la première moitié du 20ème siècle, et en particulier des inventions réalisées par Antonio Pacinotti de Pise, de la célèbre macchinetta, le premier moteur dynamo à courant continu, aux appareils de traction électromagnétique : toutes les inventions qui font partie du Fonds Pacinotti. La section consacrée aux instruments est très riche et hétérogène. Les pièces de la collection sont subdivisées par type : mécanique, astronomie, électromagnétisme, mesure du temps, optique, acoustique et machines-outils. D'importantes archives complètent les collections du musée, comme la partie documentaire du Fonds Pacinotti, les Archives Pacinotti, les Archives Fermi-Persico et les Archives Riccardo Felici, conservées par le système de bibliothèques universitaires. Le Museo degli Strumenti di Fisica fonctionne en collaboration avec la Ludoteca Scientifica : l'exposition interactive-didactique vise à reproduire, dans un esprit galiléen, les expériences qui ont fait l'histoire de la science et des scientifiques. C'est un lieu où les enfants, les jeunes et les adultes peuvent apprendre à connaître et à comprendre les sciences en jouant et en s'amusant. Les événements organisés sont des parcours à travers des jeux et des expériences qui présentent les questions et les aspects les plus passionnants de la physique classique et moderne, de Galilée à Einstein jusqu'aux innovations du XXIe siècle.