Il materiale, esposto su una superficie di 40.000 metri quadrati, è rappresentativo di tutto il prodotto dell'ingegno scientifico e tecnologico dell'uomo in ogni epoca. All'ingresso del museo, voluto dal fondatore, è posta la possente centrale termoelettrica Regina Margherita,inaugurata dalla regina d'Italia Margherita di Savoia utilizzata fino ai primi del Novecento per generare elettricità nelle telerie Gavazzi di Desio.

L'attrattiva centrale è l'esposizione permanente dedicata a Leonardo, cui è adibita un'intera galleria. In questa lunga galleria sono esposti diversi modelli storici di macchine disegnate da Leonardo da Vinci nelle pagine dei famosi codici, spaziando da quelle civili, come la gru girevole o la macchina battipalo, a quelle militari, come la nave veloce speronatrice, dagli studi sull'architettura, con il modello della città ideale a quelli sul volo, con la famosa vite aerea.

È visibile anche un telaio automatico in legno, a grandezza naturale e perfettamente funzionante, realizzato a partire da studi sui codici leonardeschi.

Sulle pareti al di sopra dei modelli sono collocati pannelli riproducenti particolari di opere artistiche del genio fiorentino, mentre su quelle opposte ingrandimenti di pagine di codici con appunti relativi ai suoi molteplici studi in diversi campi del sapere quali l'anatomia, la fisica, la botanica, la matematica, la geologia e la cartografia.

Il museo espone nella sua area esterna e presenta come uno degli oggetti faro il sottomarino Enrico Toti (S 506), entrato a far parte delle collezioni nel 2005. Il Toti, primo sottomarino costruito in Italia dopo la seconda guerra mondiale, fu varato nel 1967 nel cantiere navale di Monfalcone ed entrò in servizio per la Marina Militare Italiana nel 1968. Si tratta di un SSK (Submarine-Submarine Killer): un sottomarino destinato a individuare ed eventualmente distruggere altri sottomarini, e in particolare i grandi lanciamissili a propulsione nucleare del blocco sovietico, una delle armi più temute durante la Guerra fredda.