Sul lato sinistro del Palazzo Pubblico s'innalza la Torre del Mangia che, con i suoi 88 metri di altezza, simboleggiava le libertà comunali e l'affrancamento dal potere feudale. La prima campana, opera dei fiorentini Riccardo di Tingo e di suo figlio Agostino, fu sistemata sulla torre nel 1347. Le cronache riportano l'esistenza di un orologio fabbricato nel 1360 da Bartolomeo Guidi e restaurato prima del 1379 da Bernardino di Pietro da Rouen e, successivamente, da Don Gaspare degli Ubaldini. Nel 1425, il gesuita Giovanni da Milano lo ricostruì quasi completamente, modificandone l'intero meccanismo. Le ore erano battute da un automa inizialmente in legno (sappiamo che esisteva già nel 1396) e poi in ottone (1425).

Nel 1632, a causa del suono difettoso della campana, furono eseguiti alcuni sfortunati tentativi di riparazione dal novarese Antonio Ceranini. Nel 1665 fu decisa la fusione di una nuova campana (il "Campanone"), affidandone la realizzazione a Girolamo Santoni da Fano e al senese Giovanni Battista Salvini. La procedura di fusione, avvenuta nel convento di San Francesco e durata quasi dieci mesi, è documentata da Giovanni Maria Vieri. La campana fu collocata (23 settembre 1666) con grande difficoltà, dovuta sia al trasporto, sia all'altezza della torre. Furono necessari dieci giorni e furono impiegati due grandi argani azionati da 53 uomini. Basti pensare che la campana pesava 6.674 chilogrammi; era alta 1,98 metri con un diametro di 2,34 metri.

Il Palazzo Pubblico, il cui progetto era concepito anche come consolidamento del muro di sostegno tra la piazza del Campo e la sottostante piazza del Mercato Vecchio, ebbe varie fasi costruttive. Possiede un patrimonio storico-artistico di straordinario valore dovuto ad opere come la Maestà di Simone Martini, il Buono e Cattivo Governo di Ambrogio Lorenzetti, oltre a dipinti italiani e stranieri databili tra i secoli XVI e XVIII, ceramiche di manifattura senese comprese tra i secoli XIV e XVIII ed altre preziose collezioni.

Nella Sala del Consiglio era collocato il Mappamondo girevole di Ambrogio Lorenzetti. Costituito da un telaio rotondo girevole ricoperto di materiale leggero, fu dipinto dal celebre pittore senese nel 1345 ma andò perduto pochi secoli dopo. Di questo strumento, purtroppo, non sono pervenute descrizioni soddisfacenti: si presuppone, comunque, che costituisse una vera e propria carta topografica in cui si simboleggiava lo Stato senese come centro di una costellazione di nuclei satelliti rappresentati dal contado e, a sfumare, dalle altre terre conosciute.

L'Accademia delle Scienze di Siena, detta dei "Fisiocritici" (giudici della natura), fu fondata nel 1691 nella "libreria" dello Spedale Santa Maria della Scala di Siena da Pirro Maria Gabbrielli, docente di Medicina e Botanica nell'Ateneo senese. Obiettivo primario dell'Accademia fu lo studio dell'origine dei fenomeni naturali attraverso verifica sperimentale e suo emblema fu la Pietra di Paragone, in latino Lapis Lidius, per indicare che l'istituzione aveva il fine di far conoscere il vero così come la Pietra di Paragone aveva lo scopo di distinguere il vero oro dal falso. Trasferita nel 1694 in una sala della Sapienza, sede dell'Università, dopo il disastroso terremoto del 1798 trovò una nuova ubicazione nell'ex Monastero dei Camaldolesi. Qui l'ingegnere Giuseppe Pianigiani ricostruì fedelmente in marmo graffito la meridiana a camera oscura che Gabrielli aveva costruito nel 1704 nella vecchia sede e che aveva battezzato "Eliometro fisiocritico".

Considerata una delle società culturali più famose d'Europa, l'Accademia ha avuto tra i soci illustri scienziati come Antonio Vallisneri, Giovanni Battista Morgagni, Carlo Linneo, Leonardo Ximenes, Lazzaro Spallanzani, Felice Fontana, Joseph-Louis Lagrange, Alessandro Volta, George Cuvier, Louis Pasteur e molti altri. Dal 1789 al 1815 fu presieduta da Paolo Mascagni che le conferì un maggiore impulso scientifico.

Il nucleo originario delle collezioni naturali dell'Accademia, oggi conservate nel Museo, risale alla metà del XVIII secolo. In particolare sono da citare la collezione "Paolo Mascagni", che comprende i volumi della biblioteca personale, le opere dello scienziato, l'archivio della famiglia e i preparati anatomici realizzati con la tecnica della iniezione di mercurio metallico nei vasi linfatici; la collezione "Francesco Valenti-Serini", una vastissima raccolta di modelli in terracotta di funghi eduli e velenosi, comprendente modelli e tavolette, che mostrano i funghi nei vari momenti del loro sviluppo e in sezione; la collezione "Francesco Spirito", con preparati anatomici trattati con un processo di pietrificazione messo a punto nella prima metà del Novecento da Francesco Spirito, docente di Ostetricia e Ginecologia.

Notevoli la collezione zoologica, con raccolte di Vertebrati e Invertebrati, tra le quali si segnalano i Mammiferi, soprattutto marini, raccolti dal 1970 a oggi lungo le coste della Toscana, e la collezione geologica, consistente soprattutto in campioni del territorio della Toscana meridionale, frutto di donazioni avvenute nel Settecento e nell'Ottocento.

Nell'Archivio Storico si conservano documenti manoscritti relativi alla vita e alla storia dell'Accademia e, più in generale, alla storia della scienza senese.

Un Giardino dei Semplici risulta essere attivo a Siena, presso lo Spedale di Santa Maria della Scala, dalla fine del secolo XVI. Nel 1788, venticinque anni dopo la trasformazione della Cattedra dei Semplici in Cattedra di Storia Naturale, fu istituito presso lo Spedale l'Orto Botanico dell'Università che, nel 1856, fu trasferito nella sede che occupa ancora, presso l'Accademia dei Fisiocritici, continuando nel corso degli anni ad essere ampliato e trasformato.

La collezione di piante all'aperto comprende numerosi esemplari disposti secondo un ordine sistematico, vecchi esemplari di piante esotiche che testimoniano l'allestimento ottocentesco e piante indigene variamente disposte. Le piante in serra sono ospitate in vari ambienti: nella serra calda, fatta costruire, alla fine dell'Ottocento, da Attilio Tassi (direttore dal 1860 al 1905), sono ospitate le specie della fascia tropicale; nel tepidario, utilizzato per il ricovero invernale di specie esotiche, un reparto ospita le Succulente, coltivate in piena terra e distinte in base al paese di origine; nella limonaia si trovano le teche che contengono le piante insettivore, la collezione dei principali agrumi coltivati in Europa e le specie utilizzate negli studi sperimentali. Nel podere sono coltivate piante fruttifere, olivi e viti, con i vitigni principali del Chianti. Questo settore dell'Orto è attualmente soggetto a trasformazioni per l'allestimento di nuove collezioni.

Il desiderio di diffondere e far conoscere i problemi affrontati dalla ricerca italiana in Antartide hanno portato, nel 1996, all'istituzione del Museo Nazionale dell'Antartide. Il Museo è strutturato come Centro Interuniversitario tra gli Atenei di Genova, Siena e Trieste, ognuno dei quali, in base alle proprie specifiche competenze, costituisce una sezione autonoma.

La sezione di Siena presenta la Petroteca Antartica, costituita da circa 19.000 campioni di roccia raccolti nel corso di 15 spedizioni italiane in Antartide, e continuamente arricchita da nuovi esemplari; vanta, inoltre, oltre 1100 esemplari di meteoriti, circa 500 dei quali recuperati in Antartide. Il visitatore può "esplorare" l'Antartide attraverso filmati, postazioni interattive e l'osservazione di rocce, minerali, animali e piante fossili e viventi.