Simbolicamente questo aspetto è rappresentato dal Museo nazionale della scienza e della tecnologia. Il Museo, che si sviluppa su una superficie di 40.000 metri quadrati, è rappresentativo di tutto il prodotto dell'ingegno scientifico e tecnologico dell'uomo in ogni epoca; è il più grande museo tecnico-scientifico in Italia e possiede la più grande collezione al mondo di modelli di macchine realizzati a partire da disegni di Leonardo da Vinci. 15.000 beni tecnico scientifici e artistici costituiscono le collezioni del Museo: raccolte a partire dagli anni 30’ del Novecento sono rappresentative della storia della scienza, della tecnologia e dell’industria italiane dall’Ottocento ai giorni nostri. Includono strumenti e apparati tecnico scientifici, macchine e impianti anche di grandi dimensioni, in particolare relative ai mezzi di trasporto (su strada, navale, ferroviario, aereo), alla produzione di energia, all’industria siderurgica, alla storia delle telecomunicazioni e dell’informatica, all’astronautica.
La Galleria Leonardo da Vinci espone diversi modelli storici di macchine disegnate da Leonardo da Vinci nelle pagine dei famosi codici, spaziando da quelle civili, come la gru girevole o la macchina battipalo, a quelle militari, come la nave veloce speronatrice, dagli studi sull'architettura, con il modello della città ideale a quelli sul volo, con la famosa vite aerea. È visibile anche un telaio automatico in legno, a grandezza naturale e perfettamente funzionante, realizzato a partire da studi sui codici leonardeschi.
Vi sono poi una serie di sale dedicate a specifiche discipline: Orologeria, Telecomunicazioni (con una sala dedicata alla radio e a Guglielmo Marconi), Suono e acustica, Strumenti musicali, Astronomia (con modello dell'esperimento del Pendolo di Foucault), Trasporti terrestri (carrozze, automobili, motocicli e biciclette), Arti grafiche, produzione della carta e stampa, Produzione dell'energia, Metallurgia e lavorazione dei metalli (con un laminatoio del 1867), Arte orafa, Lavorazione dell'acciaio, Materiali polimerici (colle e sostanze adesive, gomma, materie plastiche), Ciclo di vita dei prodotti.
Il Padiglione aeronavale sviluppa il tema della navigazione, sia su mare che nei cieli, sia civile che militare. Sono infatti presenti cimeli di antiche navi da guerra e alcuni mezzi di assalto marittimi ed aerei impiegati nei due conflitti mondiali. Nella collezione spiccano alcuni pezzi prestigiosi tra cui uno dei tre soli esemplari sopravvissuti del caccia Macchi M.C.205V Veltro impiegato durante la seconda guerra mondiale, La nave scuola Ebe, della Marina Militare Italiana (si tratta di un veliero in legno varato nel 1921), Una sezione del transatlantico Conte Biancamano comprendente il ponte di comando, alcune cabine di prima classe e la sala delle feste, il sottomarino Enrico Toti.
Il Padiglione ferroviario è realisticamente allestito come una vera stazione ferroviaria, completa dei rumori caratteristici, con binari, banchine e segnali ferroviari. All'interno del padiglione, sono conservati numerosi pezzi originali e comprende locomotive a vapore, elettriche, Diesel nazionali e straniere.
Nell’edificio del Museo sono visibili resti del muro di cinta del mausoleo imperiale e tombe alla cappuccina risalenti alla tarda età imperiale romana, che testimoniano i fasti dell'epoca in cui Milano divenne capitale dell'impero romano. In particolare vi si trova la più antica epigrafe cristiana rinvenuta a Milano, datata368, all'epoca di Valentiniano I.