Il Museo Galileo custodisce gli unici strumenti ideati e costruiti da Galileo pervenuti fino a noi (tra i quali rivestono eccezionale importanza i due cannocchiali e la lente obbiettiva del telescopio col quale lo scienziato pisano scoprì i satelliti di Giove), oltre alle preziosissime collezioni scientifiche medicee e lorenesi. Il percorso espositivo (che presenta oltre mille strumenti e apparati di grande importanza scientifica, ma anche di eccezionale bellezza) ricostruisce il contesto storico e culturale nel quale le collezioni medicee e lorenesi sono venute formandosi, gli ambienti che le hanno ospitate, le ambizioni dei committenti e le attività degli scienziati che ne furono i protagonisti.