Costituita nel 2001, accoglie le collezioni provenienti dalle ex-biblioteche di Fisica (Arcetri) e di Chimica (via Capponi) e dai fondi librari della Sezione di Fisica Superiore (Santa Marta) e del Dipartimento di Chimica (via Maragliano). Conserva le riviste cessate e correnti provenute dal Dipartimento di Scienze Farmaceutiche. Per Comodato i libri e le riviste antiche della raccolta di Fisica sono collocati presso il Museo Galileo (ex Museo di storia della Scienza): vedi catalogo.
Dal 2014 si è aggiunto anche il fondo librario della sezione di Astronomia, costituitosi fin dagli anni '50 con le acquisizioni raccomandate dai docenti dell'ex Istituto di Astronomia e collocato fino al 2001 presso l'Osservatorio di Arcetri, poi presso l'Edificio Garbasso.
Dal 2017 l'intera biblioteca di Biologia animale -istituita nel 1977- è stata trasferita presso la sede di Sesto Fiorentino, dalla storica sede del Palazzo della Specola di Firenze, sede anche della sezione di zoologia del Museo di storia naturale e del Dipartimento di biologia evoluzionistica. Lo stretto legame tra queste strutture ha influenzato sostanzialmente la conformazione del patrimonio librario e le sue linee di sviluppo. La stessa storia istituzionale - l'articolazione in istituti, le denominazioni del dipartimento - riflette tuttora questa evoluzione storico-scientifica. Il nucleo più antico, comprendente non solo testi a carattere scientifico ma anche di argomento filosofico e letterario, è legato alla fondazione del R. Museo di storia naturale (1775) e proviene dalla Biblioteca Palatina. Nel 1859 con la fondazione dell'Istituto di Studi Superiori Pratici e di Perfezionamento si era aperta la grande stagione degli studi zoologici fiorentini, con l'istituzione di numerose cattedre universitarie tenute da illustri studiosi che gravitavano intorno alla Specola. Alla loro attività dobbiamo la creazione di fondi librari personali destinati ad alimentare l'interno del patrimonio della biblioteca. 
In seguito la collezione, seguendo le linee di ricerca della Scuola etologica fiorentina, si arricchisce di testi a carattere etologico ed eco-etologico, con particolare attenzione allo studio degli insetti sociali.

Con l'istituzione della cattedra di Genetica, presso la Scuola di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, il patrimonio librario si incrementa di settori quali la genetica e la microbiologia. Di grande pregio la collezione di riviste, significativa per la sua ampia copertura sia temporale che disciplinare. Per ricerche catalografiche di opere acquisite anteriormente al 1991 la ricerca deve essere effettuata anche negli schedari cartacei.

Complessivamente la collezione è costituita da:

28.000 libri (chimica e fisica) + 38.000 libri (biologia animale)

913 riviste (chimica e fisica), di cui 115 in abbonamento

113 in formato elettronico + 2.518 riviste di cui circa 320 correnti, alcune disponibili anche in formato elettronico (biologia animale)

• Banche dati di Fisica e Astronomia , Chimica , Scienze biologiche in OneSearch
• Scaffale elettronico delle riviste al Polo scientifico

• Fondi e collezioni speciali del Polo scientifico
• Archivi del Polo scientifico
• Catalogo delle Miscellanee della Biblioteca di Scienze: database contenente migliaia di estratti di letteratura scientifica
• Progetto Biodiversity Heritage Library (BHL): libri digitalizzati nel catalogo di ateneo

• Archivio storico INAF
• Osservatorio astrofisico di Arcetri in SIUSA
• ARIBIB Astronomisches Rechen-Institut BIBliographical Database (Heidelberg)
• INAF Catalogo dell'Istituto Nazionale di Astrofisica
• ESO European Southern Observatory

• 164 posti nella sale lettura
• 4 postazioni internet per la consultazione dei cataloghi e per ricerche
• connessione wireless

Disponibile il servizio BiblioScan: servizio self-service di scansione documenti

La biblioteca si trova all'interno del Campus Univeristario del Polo Scientifico nel territorio di Sesto Fiorentino, al primo piano dell'edificio Aule-Biblioteca - Plesso didattico n. 6.

L'edificio è provvisto di ascensore e quindi la biblioteca è facilmente accessibile

Sala Studenti

Sala Collezione Generale Monografie

Deposito 82

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• Dipartimento di Biologia
• Dipartimento di Chimica "Ugo Schiff"
• Dipartimento di Fisica e Astronomia
• Dipartimento di Scienze delle Produzioni Agroalimentari e dell'Ambiente Agroforestale
• Osservatorio astrofisico di Arcetri
  • Biblioteca dell'Osservatorio
• Genexpress
• CNR
  • IPSP Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante
  • ICCOM Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici
  • ICVBC Istituto per la Conservazione e la Valorizzaizone dei Beni Culturali
  • IVALSA Istituto per la Valorizzazione del Legno e delle Specie Arboree
  • IFAC Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara"
• CIBIACI Centro Interdipartimentale di servizi per le Biotecnologie di Interesse Agrario Chimico e Industriale
• CIBM Centro Interuniversitario di Biologia Marina ed Ecologia Applicata
• CISM Centro di servizi di Spettrometria di Massa
• INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Firenze
• LENS European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy
• OpenLab Laboratorio Aperto Polo Scientifico e Tecnologico
• CERM Centro Risonanze Magnetiche
• CSGI Consorzio interuniversitario per lo sviluppo dei sistemi a grande interfase
• CRIST Centro di Cristallografia strutturale
• PeptLab Laboratorio interdipartimentale di chimica e biologia di peptidi e proteine
• LAMM Laboratorio di Magnetismo Molecolare
• LAMMA Laboratorio monitoraggio e modellistica ambientale per lo sviluppo sostenibile
• Museo di Storia Naturale, Chimica
• Museo di Storia Naturale, Zoologia e Ceroplastica
• Museo Galileo 
  • Biblioteca del Museo