La colección de instrumentos y equipos es de las más ricas y variadas del museo, en número y heterogeneidad, está formada por un conjunto ecléctico de más de 500 piezas entre equipos, instrumentos y pertrechos militares.
Además de instrumentos musicales, gramófonos y radioreceptores, discos, cintas magnetofónicas, etc. otra vertiente está compuesta por instrumentos científicos (de navegación, vuelo, ópticos, geofísicos…) y objetos de laboratorio y material tecnológico que presentan una función eminentemente práctica, para uso como equipos que contribuyen a facilitar las actividades militares.
Esta colección está compuesta por una gran variedad de objetos, desde instrumentos de dibujo (utilizados en la campaña rusa de la División Azul), hasta compases del s. XIX, para medir proyectiles de artillería, pasando por heliógrafos, o microscopios como el de Santiago Ramón y Cajal (capitán del Cuerpo de Sanidad Militar, que participó en la campaña cubana), o la famosa máquina cifradora Enigma usada en Europa desde 1920, y en la Guerra Civil para decodificar mensajes encriptados. Todas estas piezas representan la materialización de la contribución del ejército al progreso científico, y sobre todo tecnológico, de un país, donde las Academias de ingenieros, se convertían en centros de formación y se podían adquirir determinadas destrezas técnicas o científicas (arquitectura, dibujo, matemáticas, construcción, cartografía, etc.) e ilustran la preparación, al igual que con los modelos y maquetas, de los militares españoles a los largo de los últimos siglos, aunque ciertos instrumentos suelen ser de fabricación extranjera.
La colección de equipos presenta una variedad de objetos que conforma un testimonio notable de todos aquellos utensilios necesarios para las campañas bélicas tales como las monturas de caballos, los equipos de sanidad militar (botiquines, herramientas quirúrgicas, botes medicinales...)equipo de zapadores (hachas, martillos...)minadores, equipos de precisión, básculas, balanzas, equipos de comprobación e inspección y detección nocturna, radiación o detección submarina; aspectos tal vez poco conocidos de las actividades que engloban la vida militar y que aúnan precisión técnica y científica y en ocasiones estética (monturas de lujo "a la española")al servicio de la eficacia y operatividad militar.