Carlo Luciano Bonaparte, principe di Canino e di Musignano, nipote di Napoleone e zoologo di fama internazionale, vista la felice riuscita dei congressi degli scienziati che si erano tenuti oltralpe, aveva contattato già dal 1838 il Granduca di Toscana Leopoldo II perché concedesse la città di Pisa come sede di un'esperienza analoga che avrebbe favorito il mutuo scambio di conoscenze e la collaborazione dei cultori italiani di scienze naturali. Titubante il sovrano per i sospetti che queste iniziative unificatrici suscitavano a Vienna, sul numero del 17 marzo 1839 della «Allgemeine Zeitung» il Bonaparte fece uscire la notizia della convocazione a Pisa per l'ottobre successivo di tutti i naturalisti italiani, costringendo di fatto Leopoldo II ad una sorta di patrocinio forzato. La condizione imposta fu che fossero bandite le scienze morali e la politica.

Il Granduca, però, non ebbe a lamentarsi dell'andamento del congresso, che si tenne effettivamente a Pisa dal 1° al 15 ottobre 1839, senza tumulti o scandali, nonostante l'imponente dispiegamento di polizia e servizi segreti. L'immagine della Toscana come culla delle scienze naturali ne uscì anzi rafforzata, lungo un filo che portava dai Medici protettori di Galileo, a Pietro Leopoldo di Lorena sostenitore della funzione educativa e civilizzatrice della scienza, fino a Leopoldo II mecenate e garante delle riunioni scientifiche.

Un regolamento stilato e approvato stabiliva finalità, diritti di accesso, struttura organizzativa, cariche, compiti, destino dei documenti risultanti agli atti. Le materie ammesse furono quindi rigorosamente legate alle discipline naturalistiche. Molte delle istituzioni e accademie invitate avevano già istituito classi storico-archeologiche, ma si assecondarono i voleri del Granduca, limitandosi alle sezioni di Fisica, chimica e matematica; Geologia, mineralogia e geografia; Botanica e fisiologia vegetale; Zoologia e anatomia comparativa; Medicina; Agronomia e tecnologia.

Fra i promotori e i 421 intervenuti, pochi per via del divieto di recarsi a Pisa imposto ai cittadini dei propri Stati da diversi sovrani, come il Duca di Modena, il Re delle Due Sicilie e il Papa, si segnalano, oltre al già citato Bonaparte, alcune personalità locali come Vincenzo Antinori, direttore del Museo di fisica e storia naturale, Giovambattista Amici, astronomo granducale, Gaetano Giorgini, sovrintendente alla Pubblica istruzione, Paolo Savi, professore e direttore del Museo di storia naturale dell'Università di Pisa, Maurizio Bufalini, professore di Clinica medica all'Arcispedale di Santa Maria Nuova in Firenze, o l'eclettico Ranieri Gerbi, Presidente generale pressoché ottuagenario, e l'agronomo Cosimo Ridolfi, legato al circolo di Gian Pietro Vieusseux, per citarne solo alcuni. Fra gli stranieri il medico Lorenz Oken o l'astronomo Joseph Johann Littrow e lo statistico Adolphe Quételet.

Numerose le iniziative di contorno per celebrare l'avvenimento (ristampa della guida della città, concerti e ritrovi pubblici), non ultima l'inaugurazione di una statua di Galileo scolpita da Emilio Demi e collocata nel cortile della Sapienza.