Il Museo fa parte del Gabinetto di Fisica, struttura scientifica dell'Università di Urbino. E' ubicato nel centro storico della città, presso il "Collegio dei Nobili", in un palazzo settecentesco che fu sede di un famoso Collegio scolopico in cui si svolgevano le "Pubbliche Accademie di Fisica Sperimentale". Il Gabinetto di Fisica venne inaugurato ufficialmente nel 1832 con l'istituzione, presso la Pontificia Università Provinciale, di una Scuola di Serpieri, che potenziò enormemente la raccolta acquistando strumenti scientifici di gran pregio in Italia e all'Estero.
Oggi il Museo che annovera una delle più importanti collezioni universitarie italiane, è costituito da oltre seicento pezzi databili tra la seconda metà del XVIII secolo ed i primi anni del XX secolo.