Институт и музей истории науки являются наследниками пятивековой традиции научного коллекционирования, которая берет свое начало в центральном значении, которое семьи Медичи и Лотарингии придавали ученым и научным приборам. Коллекция научных приборов Медичи была начата Козимо I (1519-1574), который разместил ее в «гардеробе» Палаццо Веккьо, известном сегодня как «sala delle carte geografiche» (комната карт). С основанием Академии дель Чименто (1657), открытой Фердинандом II (1610-1670) и Леопольдом Медичи (1617-1675) с целью проведения экспериментального исследования природы, коллекция обогатилась новыми приборами, предназначенными в основном для термометрических, барометрических и пневматических исследований. Академия располагалась во дворце Питти, куда впоследствии были перемещены все приборы из коллекции Медичи. После упадка во время наполеоновской оккупации (1799-1814) музей и его мастерские были реорганизованы после возвращения к власти Лотарингской семьи. После объединения Италии коллекции были распределены по нескольким университетским кафедрам. В 1922 году благодаря покровителям «Группы по сохранению национального научного наследия» коллекции были спасены от запустения. В 1927 году благодаря их приверженности был основан Istituto di Storia delle Scienze (Институт истории науки) с целью «сбора, каталогизации и реставрации» научных коллекций. В 1929 году новорожденный Институт организовал Первую национальную выставку истории науки во Флоренции. В 1930 году после выставки Флорентийский университет открыл для публики постоянную экспозицию Istituto di Storia della Scienza в Палаццо Кастеллани. Она включала коллекцию инструментов Медичи-Лотарингии. После ущерба, нанесенного бомбардировками, которые разрушили мосты Лунгарно в конце Второй мировой войны (1944-45), еще один сильный удар по коллекции был нанесен наводнением 1966 года. Инструменты, хранившиеся в подвале и на первом этаже музея, были серьезно повреждены. Благодаря международной солидарности и усилиям Марии Луизы Ригини Бонелли, тогдашнего директора музея, удалось быстро провести восстановление инструментов, вновь открыть выставочные залы для публики и снова сосредоточиться на библиотечном сборе и исследовательской деятельности.