La biblioteca conserva una preziosa raccolta di fonti manoscritte per la storia della scienza in generale e per quella fiorentina in particolare. Un nucleo rilevante è costituito dall'Archivio del Reale Museo di fisica e storia naturale di Firenze, affiancato dal Fondo Fabbroni, che testimonia l'intensa attività istituzionale e di ricerca di Giovanni Fabbroni, vicedirettore e poi direttore del suddetto Museo.
Di notevole importanza anche i documenti raccolti nell'Archivio dei Congressi degli scienziati italiani (1839-1862) e quelli attinenti alla 1° Esposizione nazionale di storia della scienza (1929).
La biblioteca conserva inoltre il fondo Corsini (costituito dall'ampio carteggio di Andrea Corsini, primo direttore dell'Istituto di storia delle scienze, oggi Museo Galileo), numerosi altri fondi di piccola e media entità e un interessante archivio di fotografie d'epoca.
La catalogazione del materiale d'archivio è tuttora in corso.
La banca dati Archivio raccoglie inoltre la descrizione di fondi e documenti che, sebbene non posseduti, sono di particolare interesse per la storia della scienza. Si segnala in particolare la Collezione galileiana della Biblioteca nazionale centrale di Firenze e i documenti di interesse galileiano conservati presso l'Archivio di Stato di Firenze.
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