Gli strumenti di misura di Sir Robert Dudley costituiscono un insieme omogeneo. Essi entrarono a far parte del patrimonio mediceo nel 1649, per lascito testamentario dello stesso Dudley. Rimasero di proprietà personale del Granduca fino al 1654 e furono quindi collocati nella Sala delle Matematiche della Galleria degli Uffizi che ospitava gran parte degli apparecchi astronomici e matematici della raccolta granducale.

Della collezione del Duca di Northumberland fanno parte strumenti nautici di grande pregio notevolmente innovativi: calcolatori di maree, teodoliti, misuratori di angoli, rilevatori di posizioni stellari, rose dei venti, quadranti e compassi. Molti erano stati ideati dallo stesso Dudley e realizzati dal suo artefice di fiducia Charles Whitwell; altri portano le firme di celebri costruttori inglesi, come James Kynvyn, Thomas Gemini, Augustine Ryther, Humphrey Cole. Fanno parte della collezione Dudley anche altri strumenti di costruzione non inglese, come l'astrolabio nautico portoghese, del tipo abitualmente impiegato nei viaggi di esplorazione e un bellissimo astrolabio fiammingo, costruito probabilmente dal grande geografo e cartografo Gerard Mercator.