La nascita del museo, nel 1989, rappresenta la conclusione di un percorso volto a valorizzare le collezioni e gli ambienti di uno dei più prestigiosi edifici della città (opera del Buontalenti), importante soprattutto per aver ospitato, nel corso del tempo, le corti di dinastie a vario titolo regnanti (Medici, Lorena e Savoia).

Oltre agli arredi e agli ambienti recentemente restaurati, vi si trovano importanti esempi del collezionismo cittadino. Rare sono l’arazzerie medicea e la raccolta di armature (900 pezzi, di cui molti collegati al tradizionale “Gioco del Ponte”).

Contiene opere d'arte delle corti dei Medici, dei Lorena, dei Savoia e provenienti dal collezionismo pisano. L'arazzeria medicea include pezzi dello Stradano e gli abiti di Eleonora di Toledo, moglie del granduca Cosimo I de' Medici. Unica la raccolta di armature (900 pezzi) dei secoli XV-XVII. Tra i dipinti opere di Raffaello, Bronzino, Rosso Fiorentino, Antonio Canova. Preziose le miniature su avorio della raccolta Ceci. Di grande interesse la gipsoteca Italo Griselli e i cartoni di Galileo Chini.