La sala presenta l'evoluzione delle diverse tipologie di strumenti concepiti per misurare e studiare i fenomeni relativi alle mutazioni dell'atmosfera: barometri, igrometri, termometri, anemometri e pluviometri. La collezione di barometri comprende sia strumenti di uso domestico (come i grandi barometri dorati a quadrante) sia apparecchi di ricerca. Tra questi ultimi sono da segnalare il barometro ideato da Felice Fontana, uno dei primi strumenti capace di registrare periodicamente le variazioni di pressione, e il meccanismo del primo strumento meteorologico pubblico di Firenze, realizzato da Filippo Cecchi. Presentano notevole interesse anche gli igrometri di Vincenzo Viviani e di Francesco Folli, così come alcuni rari termometri settecenteschi di fabbricazione inglese, miracolosamente intatti nonostante la loro fragilità.