Primo liceo-ginnasio pubblico, fu istituito a Firenze nel 1853, in piazza Santa Croce. Occupò diverse sedi, finché nel 1921 si trasferì nell'edificio che ancora occupa. Nei primi anni si avvalse del laboratorio dell'Istituto Tecnico per Geometri "G. Salvemini" per le lezioni di fisica. A partire dal 1869 fu dotato di un consistente gabinetto di fisica. La strumentazione in dotazione al laboratorio raggiunse in breve tempo un elevato livello qualitativo e quantitativo. Uno dei primi insegnanti di Fisica sperimentale fu Gilberto Govi, al quale successe Tommaso del Beccaro, che avviò la collezione scientifica acquistando strumenti da varie ditte, comprese le neonate Officine Galileo. Dal 1869, per 41 anni, la cattedra di Fisica venne tenuta da Carlo Marangoni, che acquistò e progettò per il Ginnasio numerosi strumenti.

La collezione di fisica (circa 400 reperti dei secoli XVIII, XIX e XX) comprende strumenti costruiti da importanti ditte, come Allemano di Torino, Officine Galileo di Firenze, Ruhmkorff di Parigi, Tecnomasio Italiano di Milano, Santarelli e Dall'Eco di Firenze, e da piccoli costruttori, come Angelo Poggiali di Firenze.

La collezione naturalistica (523 reperti) è composta da minerali e fossili, animali imbalsamati, rettili e anfibi sotto vetro e altro. Comprende inoltre modelli didattici del corpo umano, di pesci e di piante.