La collezione dal 2005 è ospitata all’interno della Chiesa di San Paolo all’Orto, nell’area del presbiterio, secondo un percorso tematico-cronologico che illustra una selezione di opere dell’arte severa e tardo arcaica greca (gruppo dei Tirannicidi ateniesi, efebo di Krìtios, statua di Penelope), di età classica (busto di Atena, statua di Marsia, Hermes di Olimpia) collocate nell’area del coro, cui si contrappongono dall’altro lato esemplari di età ellenistica e romana (Afrodite di Melos e di Cirene, Apollo del Belvedere, fanciulla di Anzio).

Alle navate laterali sono riservate opere del rilievo funerario etrusco, oltre alla celebre Lupa capitolina, mentre elementi del rilievo architettonico del Partenone ateniese (lastre del fregio e sculture dal frontone est) si trovano sul lato destro. A sinistra sono esposti esemplari di stele funerarie attiche. Un posto a parte occupa il celebre gruppo del Laocoonte dei Musei Vaticani.

La Gipsoteca dall’inizio del 2019 si occupa della piccola mostra permanente allestita al piano terra, lungo il porticato est, del palazzo della Sapienza, sede storica dell’Università di Pisa. L’esposizione raccoglie alcuni dei reperti archeologici rinvenuti durante i lavori di restauro eseguiti nell’area a partire dal 2015.