Il nucleo originario della collezione è costituito da un gruppo di strumenti ad arco, costruito dal liutaio milanese-cremonese Leandro Bisiach fra il 1903 e il 1915 che il Conte Guido Chigi Saracini gli commissionò e che rappresentano ancora oggi, nella loro singolarità, una parte importante del Museo. La collezione, ampliata dal Conte sia per nuovi acquisti, sia per donazioni, comprende, tra gli altri, strumenti a fiato, a tastiera, popolari.

Tra gli strumenti conservati nel Museo si contano l’eccezionale clavicembalo costruito nel 1515 da Vincentius, ad oggi il più antico strumento del genere esistente al mondo, un violoncello di Antonio Stradivari, una viola e un violoncello di Nicola Amati, un violino di Mattia Albani, un violino di Cammilli. Al di fuori degli ambienti del Museo, l’Accademia Chigiana conserva altri strumenti storici, tra cui il pianoforte Bechstein appartenuto a Liszt e ben due organi, il maggiore dei quali troneggia sulla galleria del Salone dei Concerti.