Hanno sede in Piazzetta S. Gigli, nel convento dell’ex monastero dei Camaldolesi, che ospita anche l'Accademia - fondata nel 1691 da Pirro Maria Gabbrielli - ed alcuni istituti universitari. I “Musei” sono più propriamente sezioni del Museo di Storia Naturale, nato contemporaneamente alla fondazione dell’Accademia.
La Sezione geologica contiene ampie raccolte di rocce, fossili e minerali. Fra gli esemplari di maggior importanza, citiamo solo il “meteorite di Siena” (unico esemplare dello sciame meteoritico caduto nel 1794 nella campagna senese) e la “collezione delle terre bolari naturali e manufatte del Monte Amiata”, che comprende esemplari delle terre, conosciute anche come “terre di Siena”, di uso corrente nell’antichità come coloranti naturali.
La Sezione zoologica espone una gran varietà molluschi, insetti, uccelli, pesci rettili e mammiferi, provenienti soprattutto da collezioni private, ma anche da scambi ed acquisti.
Oltre alla Biblioteca propria, ricca di opere scientifiche, l’Accademia custodisce anche la biblioteca dell'anatomico Paolo Mascagni, costituita da più di mille volumi.
