Das heutige Erscheinungsbild des Königspalastes, in dem sich die Dynastien befanden, in denen sich Pisa in der heutigen Zeit befand, ist das Ergebnis eines Wiederaufbaus des ausgehenden 16. Jahrhunderts, den Francesco I de 'Medici, der sich dazu entschied, den nebenan liegenden "Palazzo Vecchio" aufzugeben Kirche San Matteo und kaufen Sie das Land und die Häuser in der Gegend zwischen der Via Santa Maria, der Kirche St. Nicolas und dem Fluss l'Arno. Der neue Palast ist ein einzelnes Gebäude mit Blick auf den Lungarno. Das einzige Gebäude, das zuvor auf dem Gelände verschont blieb, war der „Turm der goldenen Rute“ (della Vergadoro), von dem aus Galileo durch sein Teleskop den Nachthimmel der Großherzöge gezeigt haben soll.
Heute beherbergt der Palazzo Reale, Sitz der Soprintendenza ai Beni Artistici, Paesaggistici e Demoetnoantropologici, die Sammlung des 1989 gegründeten Nationalmuseums Superintendency.

Abgesehen von einer Sammlung antiker Rüstungen aus dem Gioco del Ponte, eine exklusive Veranstaltung aus dem Mittelalter von Pisa, die jedes Jahr auf der Ponte di Mezzo stattfindet. Es gibt viele Portraits der Familien Medici und Lothringen, die von berühmten Künstlern wie Bronzino und Tempesti gemalt wurden. Es gibt auch eine Sammlung von feinen Wandteppichen und wertvollen Möbeln aus den Familien Medici, Lothringen und Savoyen.

Dank Spenden und Übernahmen besitzt das Museum bedeutende Sammlungen, die sich auf bestimmte Bereiche beziehen: So ist das Ceci-Nachlass eine bedeutende Gruppe von flämischen und italienischen Gemälden aus dem 16. bis 18. Jahrhundert, antiken Möbeln und wertvollen Keramiken aus Italien und England. Es gibt auch eine umfangreiche Sammlung von Gipsabgüssen und Gemälden von Italo Griselli, einem großen italienischen Bildhauer und Porträtmaler aus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts.
Das Museum beherbergt auch interessante Wechselausstellungen.