Verso la fine del Cinquecento in tutta Europa proliferano le cosiddette Wunderkammern o Raritatkammern (“Camere delle meraviglie” o “Camere delle rarità”).
Assemblate da sovrani, principi e signori appassionati di scienza, queste collezioni includono ogni genere di reperto, senza ordine apparente e senza altro criterio che la rarità e la bizzarria.
Intorno alla metà del XVII secolo la Galleria pisana va incontro a un periodo di decadenza: nel 1672 il cardinale Leopoldo dei Medici commissiona al danese Niccolò Stenone la stesura di un nuovo inventario degli oggetti presenti nella Galleria, con l’incarico di scegliere e prelevare certe curiosità per la Galleria che si comincia a Firenze.
Malgrado ciò, nel corso del Seicento la Galleria continua ad arricchirsi, grazie all’inglobamento delle collezioni personali dei vari Prefetti.