В здании Кунсткамеры находился Готторпский глобус. Он имел диаметр более трех метров и был подарен Петру I в Шлезвиг-Голштинии. Изготовленный в 1654–1664 годах, он хранился в Готторпском замке, откуда и произошло название. На наружной его поверхности на загрунтованном холсте изображена Земля, а на внутренней – карта звездного неба. Специальный механизм позволяет вращать глобус, при этом создается полное впечатление движения звездного неба и глобус превращается в планетарий.
В 1747 году от пожара здания Кунсткамеры пострадала внутренняя и внешняя отделка, сгорела часть музейных предметов. При ремонте в 1754–1758 годах С.И. Чевакинский упростил облик Кунсткамеры – было решено не восстанавливать купол башни с армилярной сферой. Долгие годы здание не имело своего завершения. Только в 1947–1948 годах архитектор Р.И. Каплан-Ингель восстановил сгоревшую деревянную вышку на башне в соответствии с первоначальным проектом.
Сгоревший Готторпский глобус был воссоздан в 1752 году мастерами Ф.Н. Тирютиным и Б. Скоттом, картографом И.Ф. Тру скоттом и живописцем И. Триммелем, но установлен уже в специально построенном павильоне (участок на Менделеевской линии, № 3). Позднее он был перенесен в музейный флигель на нынешней Менделеевской линии, дом № 1. В 1901 году перевезен в Царское Село (город Пушкин), откуда был похищен в годы войны гитлеровцами. Возвращенный и отреставрированный Большой академический глобус установлен на пятом этаже здания Кунсткамеры.
Сейчас в здании Кунсткамеры находятся два музея. Музей антропологии и этнографии имени Петра Великого Академии наук рассказывает о происхождении народов, населяющих разные континенты, своеобразии культуры и быта каждого из них. Его крупнейшее в мире собрание этнографических коллекций служит источниковедческой базой академического Института этнографии имени Н.Н. Миклухо-Маклая.
Третий, четвертый и пятый этажи башни занимает мемориальный музей М.В. Ломоносова, трудившегося здесь почти четверть века. В экспозиции музея, открытого в 1949 году, демонстрируются личные вещи, научные приборы, а также созданные под его руководством образцы цветной стекловидной массы – смальты, применявшейся при создании мозаичных картин. В экспозиции воспроизведена обстановка конференц-зала Академии и бывшей обсерватории.
Дом № 5 – главное здание Академии наук, сооруженное в период директорства Е.Р. Дашковой. Оно строилось с 1783 по 1789 год на месте, предусмотренном проектом планировки Васильевского острова 1767 года. Его автор – выдающийся мастер русского классицизма Д. Кваренги. Трехэтажное здание обращено парадным фасадом к Большой Неве. Монументальный портик из восьми ионических колонн опирается на высокий, облицованный гранитными плитами цоколь с двумя каменными лестницами.
Внутренняя планировка и отделка конференц-зала и парадной лестницы были выполнены в конце XVIII века по проекту архитектора А. Порто. Прямоугольный конференц-зал с полукруглой нишей украшен коринфскими колоннами искусственного мрамора. Стены опоясывает широкий скульптурный фриз, исполненный скульптором К. Гоффертом.
Внутренние работы, включая устройство конференц-зала, закончились только к столетию Академии наук. Поэтому до 1824 года общие собрания проводились в других местах.
В этом здании в разное время находились многие академические учреждения. С Академией наук теснейшим образом была связана деятельность большинства крупных ученых: Ф.П. Литке, П.Л. Чебышева, М.В. Остроградского, В.В. Петрова, А.М. Бутлерова, И.П. Павлова, А.П. Карпинского. В 1828 году сюда из Кунсткамеры перевели Физический кабинет, основанный еще в 1725 году и преобразованный в начале XX века в Физическую лабораторию. На базе этой лаборатории, Математического кабинета и Сейсмической комиссии в 1921 году организовали Физико-математический институт, которым руководил академик В.А. Стеклов. С переводом АН СССР в Москву туда же в 1934 году переехал и институт. В 1913–1922 годах ряд помещений здесь занимал Пушкинский Дом. В 1930-х здесь работал Институт языка и мышления имени Н.Я. Марра. В 1925 году на верхней площадке парадной лестницы установили знаменитую мозаику М.В. Ломоносова «Полтавская баталия».
В малом конференц-зале Академии наук в весеннюю и осеннюю сессии 1891 годов сдавал экзамены за курс юридического факультета университета В.Н. Ленин.
В 1925 году Академия была преобразована в Академию наук СССР, а в 1934 году ее президиум перевели в Москву. В Ленинграде остались многие научные учреждения, архив и библиотека. Долгое время в доме № 5 находилось Административно-хозяйственное управление ленинградских учреждений АН СССР. С 1983 года он стал резиденцией Ленинградского научного центра и Междуведомственного координационного совета Академии наук.