L'astronomia in Sicilia nasce nel 1790, con l'istituzione dell'osservatorio astronomico di Palermo, primo nel meridione d'Italia. 

La creazione di un osservatorio astronomico fu importantissimo in quanto si cominciò subito a produrre scienza ad alto livello. Significativo fu l'intervento di Giuseppe Piazzi, che pur non essendo un astronomo, si rivelò la persona giusta per fare di Palermo uno dei centri di ricerca più importanti d'Europa, ed e' per questo che il suo nome e' rimasto saldamente legato alla storia dell'astronomia. Egli riuscì a fare impiantare degli strumenti tecnologicamente avanzati. 

Tra i successori del Piazzi, una delle figure di rilievo fu Domenico Ragona, il quale rinnovò completamente la strumentazione. Dopo Ragona vi fu l'intervento importante di Tacchini che si preoccupò di impiantare e montare strumenti all'avanguardia nell'osservatorio. L'intensa attività svolta da Tacchini sui fenomeni della cromosfera solare lo portò nel 1971 a formulare una delle prime classificazioni delle protuberanze solari, ed a rilanciare l'osservatorio di Palermo come uno dei principali centri di fisica solare in Europa. 

Il museo è ubicato nell'antica Specola realizzata nel 1790 sulla Torre Pisana del Palazzo Reale ed espone strumenti scientifici del XVIII e XIX secolo. Gioiello della collezione è il celebre Cerchio di Ramsden, col quale l'astronomo Giuseppe Piazzi compì le osservazioni per redigere il suo Catalogo Stellare (1803) e col quale scoprì il primo asteroide, Cerere Ferdinandea (1801). 

La galleria degli strumenti mobili ospita le vetrine disegnate da Léon Dufourny (1754-1818), che contengono strumenti portatili facenti parte della dotazione originaria della Specola, e vetrine moderne con strumenti di datazione ottocentesca. Tra questi, di particolare interesse sono gli strumenti appartenuti al Principe Giulio F. Tomasi di Lampedusa (1815-1885),che corredavano il suo osservatorio privato nella villa ai Colli, vicina a Palermo. La Sala Meridiana, in stile neogotico, impreziosita da "boiseries" disegnate da Giovanni Battista Filippo Basile (1825-1891), ospita uno strumento dei passaggi Pistor e Martins, risalente alla prima metà dell'Ottocento, insieme ad orologi astronomici ed accessori.