Fondati nel 1560, gli Uffizi furono costruiti, per volontà di Cosimo I de' Medici, su progetto di Giorgio Vasari, per essere la sede dei principali uffici cittadini. Nel 1565 fu avviata la costruzione del "Corridoio" che congiungeva gli Uffizi con Palazzo Vecchio e Palazzo Pitti. Dopo la morte del Granduca e del suo architetto, nel 1574, i lavori furono proseguiti da Bernardo Buontalenti e terminati nel 1580. Già nel 1581 si ha notizia che il Granduca Francesco I allestiva all'ultimo piano una galleria destinata a conservare ed esporre le proprie collezioni. È l'atto di nascita di uno dei più importanti musei del mondo, grande raccolta di arte e di scienza. Cuore della galleria è la Tribuna del Buontalenti: a pianta ottagonale, esemplata sulla Torre dei venti di Atene, è carica di allusioni simboliche all'ordine cosmico. Accanto alla Tribuna, uno Stanzino custodiva carte e strumenti scientifici.

Tra il 1587 e il 1591 veniva sistemata nei corridoi degli Uffizi la serie di dipinti raffiguranti gli uomini illustri, la cosiddetta "gioviana", perché ispirata al modello del museo dell'erudito Paolo Giovio. Si trattava del primo e più importante nucleo della ricca collezione iconografica destinata ad arricchirsi ulteriormente nel corso dei secoli. Tra i personaggi raffigurati vi sono anche molti scienziati: Giovanni Alfonso Borelli, Robert Boyle, Thyco Brahe, Cartesio, Antonio Cocchi, Galileo Galilei, Guido Grandi, Giovanni Kepler, Alessandro Marchetti, Pietro Andrea Mattioli, Girolamo Mercuriale, Isaac Newton, John Ray, Francesco Redi, Niccolò Stenone, Evangelista Torricelli, Vincenzo Viviani.

Se oggi i nuclei collezionistici sono costituiti essenzialmente dai dipinti e dalla galleria delle statue, nella prima concezione del museo le raccolte artistiche convivevano con quelle naturalistiche, con gli strumenti scientifici e con l'armeria. Un notevole rinnovamento della Galleria fu deciso da Pietro Leopoldo, che trasferì le collezioni scientifiche al Museo di Fisica e Storia naturale. Oggi i minerali, gli animali impagliati, i fossili, gli strumenti di misura e, in generale, gli oggetti di interesse scientifico sono prevalentemente conservati presso le sezioni del Museo di Storia Naturale dell'Università di Firenze e l'Istituto e Museo di Storia della Scienza.