L'Istituto è l'erede delle prime Scuole Pie, sorte a Empoli nel 1861, quando furono inaugurate una scuola elementare, un ginnasio e una scuola serale per adulti. A queste, nel 1870, si aggiunsero un istituto tecnico, un liceo e un osservatorio meteorologico, i cui strumenti sono andati dispersi. Nel 1880, realizzato l'edificio che ancora oggi ospita l'istituzione, venne aperto un convitto.

Nel 1889 fu fondato il Collegio "Calasanzio" che, dal 1941, prese il nome di Istituto "Calasanzio" e divenne scuola legalmente riconosciuta. Nello stesso anno fu aperto il liceo scientifico, ancora oggi esistente accanto alle scuole materna, elementare e media. L'Istituto, fin dalla fondazione, si inseriva nella grande tradizione educativa e scientifica delle Scuole Pie, rivolgendo particolare attenzione all'istruzione scientifico-tecnica: fede, scienza e lettere dovevano integrarsi per dare ai giovani un'adeguata formazione.

Intorno al 1946 l'Istituto ricevette dal gabinetto scientifico dell'Istituto della Badia Fiesolana, altra istituzione scolopica, una ingente dotazione di strumenti scientifici e reperti naturalistici, che costituiscono il nucleo più importante delle collezioni storiche. Nel 2000 ha conseguito lo status di scuola paritaria.

Attualmente la collezione degli strumenti didattici, che abbraccia molti settori della fisica classica (prevalentemente meccanica, termologia, acustica, ottica ed elettromagnetismo), è formata da circa 250 pezzi costruiti da importanti ditte italiane ed europee, databili prevalentemente fra la fine del XIX e gli inizi del XX secolo. Non mancano esemplari più antichi e strumenti scientifici di grande pregio e precisione.

Di rilievo è anche la collezione naturalistica, costituita a scopo didattico alla fine dell'Ottocento. Comprende minerali e fossili, sostanze chimiche, semi, modelli di cristalli e di vegetali, nonché un'importante raccolta di volatili imbalsamati.