La Domus Galilaeana non può essere considerata un vero e proprio museo. Nel corso della sua storia ha conservato varie strumentazioni scientifiche per conto di altre istituzioni. Si ricordano gli strumenti di Enrico Fermi, ora a Roma, e le apparecchiature di Antonio Pacinotti, ora al Museo degli Strumenti per il Calcolo di Pisa, tra i quali la "Macchinetta", primo modello di motore dinamo elettrico.

La Domus ha inoltre preservato dalla distruzione la CEP, Calcolatrice Elettronica Pisana, anch'essa confluita nelle collezioni del Museo degli Strumenti per il Calcolo. La strumentazione attualmente presente alla Domus è strettamente legata ai fondi archivistici presenti. Sono conservate le "Sorgenti" per gli esperimenti sulla radioattività indotta di Enrico Fermi, la strumentazione fotografica dell'astronomo Pio Emanuelli e alcune macchine provenienti dall'Istituto di Fisica Tecnica dell'Università di Pisa. Vengono allestiti periodici percorsi didattici dedicati alle scuole sui più importanti personaggi della Storia della Scienza, da Galileo Galilei ai fisici del Novecento.