Dedicato al "periodo romagnolo" di Leonardo da Vinci si propone di illustrare le caratteristiche del territorio e le sue tradizioni attraverso le osservazioni e le analisi di questo straordinario uomo d'ingegno. E' articolato in due sezioni: una scientifica e una etnografica. La prima documenta, attraverso l'esposizione di copie anastatiche di manoscritti, studi, disegni ed appunti, le analisi inerenti aspetti di fisica, di meccanica e idraulica, svolte da Leonardo durante il suo soggiorno in Romagna. La seconda presenta gli studi sugli usi e costumi della tradizione popolare romagnola del XVI secolo, con particolare riferimento al tema dell'acqua, del suono e della natura. Qui si segnala la presenza dei modelli e delle immagini delle "concavità" realizzate nel parco San Donato.

Recentemente il museo si è anche arricchito di una preziosissima donazione, composta da una pregiatissima collana di esatte copie di tutti Codici di Leonardo Da Vinci ad oggi conosciuti e sopravvissuti.