L'esposizione creata nel 1935 nel castello dei Conti Guidi è composta da molti modelli di macchine ispirate ai disegni di Leonardo.
Il nuovo allestimento realizzato nel 1986, ci mostra vari modelli accompagnati da schede descrittive ed è anche stata allestita una sala con audiovisivi.

La visita al museo, è articolato su tre piani:
     ° Pianoterra - nella prima sala, un grande pannello visualizza le tappe salienti della vita e dell'opera di Leonardo in relazione ai principali avvenimenti storici, culturali e sociali del suo tempo.
Ma l'attenzione del visitatore viene subito attratta dai modelli di macchine leonardesche: da quelle militari a quelle da cantiere, agli strumenti di uso scientifico.
    ° Le sale del primo piano si raggiungono dalla scalinata esterna.
Il tema proposto è qui più organico: Leonardo e le macchine per spostarsi nell'aria, nell'acqua, sulla terra.
Si tratta di vere e proprie realizzazioni in scale reale perfettamente funzionanti e non di semplici modelli.
L'ala battente o paracadute, la nave a pale ed il carro automotore. rappresentano le tre diverse sezioni di indagini organicamente esposte in un secondo pannello  dedicato al Cammino della Tecnologia dal 1300 agli inizi di questo secolo.
Da qui in poi il Museo ospita il materiale della ex-mostra Laboratorio su Leonardo realizzato dalla IBM Italia.
     ° Al secondo piano, troviamo la sala video che, oltre alla videoteca, accogli 9 modelli di solidi disegnati da Leonardo per il De Devina Proportione di Luca Pacioli. Attrezzata con 25 posti a sedere, consente la proiezione, su richiesta, di documentari sulla vita, luoghi e le opere di Leonardo artista, scienziato, ingegnere.