Les collections paléthnologiques et paléontologiques proviennent de la collection Regnoli, médecin pisane qui, en 1867, a mené les premières fouilles des grottes préhistoriques de la Versilia et du mont Pisano. Au fil des années, de nombreux matériaux provenant de fouilles réalisées dans différentes régions italiennes, allant du paléolithique à l'âge du bronze, ont été ajoutés.
Il existe également des moulages d'œuvres d'art préhistoriques et une grande collection de restes d'animaux retrouvés lors des fouilles, utiles pour la reconstruction d'environnements du passé et l'analyse de l'économie de cette époque.