Le collezioni lorenesi, collocate prevalentemente nelle sale espositive situate al secondo piano del Museo Galileo di Firenze, comprendono soprattutto gli strumenti scientifici fatti costruire o acquistare dal Granduca di Toscana Pietro Leopoldo (1747-1792) per il Museo di Fisica e Storia Naturale di Firenze. Anche durante la prima metà dell'Ottocento le collezioni subirono un significativo incremento con nuovi acquisti. Accanto agli apparecchi di elettrostatica, di pneumatica, di meccanica e ad alcuni strumenti di microscopia, le collezioni lorenesi includono la raccolta di cere e terrecotte anatomiche e di strumenti chirurgici proveniente dall'Ospedale di Santa Maria Nuova di Firenze. Le suppellettili da farmacia, gli strumenti di chimica del laboratorio personale di Pietro Leopoldo e alcuni apparecchi di misura costituiscono una sezione rilevante delle collezioni che sono completate da una serie di strumenti di orologeria meccanica.