Im Pavillon an der Nordwestecke des Zwingers liegt eine der ältesten Sammlungen des ganzen Baus. Das Museum der Instrumentenkunst geht auf die 1560 gegründete Kurfürstliche Kunstkammer zurück, die 1587 schon etwa 9.000 Objekte zählte, darunter fast 1.000 mathematisch-technische Instrumente.
Zusammengetragen hatte sie Kurfürst August von Sachsen, der von 1553 bis 1586 regierte, mehr als hundert Jahre vor August dem Starken. Seine Werkzeuge und Instrumente kaufte er vor allem in Nürnberg und Augsburg: technisch auf dem neuesten Stand und zugleich prächtig genug für eine fürstliche Sammlung.
Vom Königlichen Cabinet zum Salon
Gut hundert Jahre später erwarb August der Starke Instrumente in ganz Europa. Er gab aber auch sächsischen Handwerkern Aufträge, und daraus wuchs eine eigene, europaweit gerühmte Instrumentenbaukunst.
1728 bekam das „Königliche Cabinet der mathematischen und physikalischen Instrumente“ einen festen Platz im Zwinger, in dieser Zeit entstand auch das erste Inventar. Der Name Mathematisch-Physikalischer Salon ist seit 1746 gebräuchlich. 1999 kam das Museum zu den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden. Nach einer Generalsanierung öffnete es im April 2013 wieder.
Globen, Uhren und eine Rechenmaschine
Die Stücke sind Messgeräte und Kunsthandwerk zugleich: geodätische, astronomische, optische und artilleristische Instrumente, Thermometer und Barometer, Zeichen- und Rechenhilfen, Längenmaße, Waagen, Brillen. Die Uhrensammlung umfasst 500 Jahre Uhrmacherhandwerk. Unter den Erd- und Himmelsgloben aus dem 13. bis 19. Jahrhundert ragt ein arabischer Himmelsglobus von 1279 aus der persischen Sternwarte Meragha heraus.
Blaise Pascal baute seine Rechenmaschine 1642, sie zählt zu den ältesten der Welt. Eberhard Baldewein fertigte zwischen 1563 und 1568 eine Planetenlaufuhr, die den Stand von Sonne, Mond, Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn anzeigt.
Von Ehrenfried Walther von Tschirnhaus stammen geschliffene Linsen und Hohlspiegel mit bis zu 1,80 m Größe.