Il Museo espone circa cinquanta strumenti musicali provenienti dalle collezioni private dei granduchi di Toscana, Medici e Lorena, raccolti tra la seconda metà del secolo XVII e la prima metà del XIX e passati successivamente al Conservatorio Cherubini di Firenze, che dal 1996 li ha concessi in comodato alla Galleria dell'Accademia.
Tra questi spiccano: la viola tenore di Antonio Stradivari, il violoncello che faceva parte dello stesso quintetto realizzato nel 1690 per il Gran Principe Ferdinando, un violino di Stradivari del 1716 e un violoncello di Niccolò Amati del 1650.
Nel museo sono inoltre esposti due strumenti di Bartolomeo Cristofori, inventore del pianoforte e il più antico pianoforte verticale oggi conservato.
Gli strumenti sono presentati insieme a dipinti raffiguranti scene della vita musicale della corte medicea.
Una serie di computer permette di ascoltare il suono di tutti gli strumenti esposti e di avere informazioni sulla cultura musicale della Firenze Granducale.
Il museo fa parte della Galleria dell'Accademia.