Trasferita la sede in una sala della Casa della Sapienza, i primi anni furono assai dinamici, sia nella presentazione di "memorie", sia con la costruzione di apparecchiature scientifiche. Gli Accademici riprodussero infatti una macchina per dimostrare l'esistenza del vuoto e la adoperarono per pubbliche apprezzate dimostrazioni. Successivamente idearono l'"eliometro fisiocritico", una complessa meridiana per la misurazione del tempo e per osservazioni astronomiche.
La vita dell'Accademia ebbe alterne vicende, con periodi di grande attività e periodi di torpore, in quanto condizionata anche da vicende politiche. Nella seconda metà del XVIII secolo si ebbe un nuovo periodo di operosità, e fu possibile pubblicare gli Atti, che raccoglievano le comunicazioni tenute nelle sedute pubbliche.
Le vicende politiche della fine del 1700 e un terremoto che provocò notevoli danni alla sede dell'Accademia, ne limitarono l'attività, che riprese solo dopo il trasferimento nella attuale sede.
Dopo un periodo di difficoltà economiche, la vita accademica si riaccese con vigore, nella nuova sede venne costruita una nuova meridiana e alla metà del 1800 fu costituita una sezione agraria.
Poi la decisione granducale di considerare il museo "Stabilimento universitario" ed il particolare momento politico determinarono un periodo di stasi.
Con la proclamazione del Regno d'Italia, la vita dell'Accademia si stabilizzò in una coesistenza con l'Università, alla quale dette in uso alcuni locali per Istituti universitari e il terreno di sua proprietà per l'Orto Botanico.
Durante l'ottocento ebbe un notevole sviluppo, attraverso donazioni, il Museo di Storia Naturale.
Nella prima metà del novecento fu prevalente l'attività medico-biologica che permise all'Accademia di conquistare un posto nelle scienze mediche italiane contemporaneamente all'affermarsi della Facoltà Medica di senese.
Faticosa fu la ripresa nel periodo del dopoguerra: la pubblicazione degli Atti rimase l'unica attività.
Con l'istituzione nell'Università della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali (1963) ed il conseguente sviluppo di discipline naturalistiche, insieme a studiosi di scienze medico-biologiche, l'Accademia riprese vigore tornando allo spirito delle origini, riaprendo il suo Museo, organizzando iniziative culturali.
Tra gli accademici vi furono i più illustri scienziati italiani e stranieri.
a Biblioteca dell'Accademia dei Fisiocritici ha carattere storico-scientifico: le pubblicazioni qui conservate datano a partire dal XVI secolo e riguardano quasi esclusivamente la medicina, le scienze naturali, l'agraria, la fisica, la chimica, la farmacia.
La Biblioteca si è andata costituendo fin dai primi anni di vita dell'Accademia grazie ad acquisti, donazioni, lasciti, scambi con altre Istituzioni scientifiche italiane ed estere che ancora oggi continuano.