On retrouve l'une des clés de l'histoire du musée dans sa collection Mécanique. Une visite centrée sur les machines d’horlogerie, les machines-outils, les engrenages.

Intimement liée au développement de l'horlogerie, l'histoire des automates est présentée à travers quelques pièces exemplaires comme La Joueuse de tympanon (1784).

Une section est consacrée aux implications de la mécanique dans la vie domestique, dans la lignée des machines à coudre arrivées dans les foyers il y a plus d’un siècle, jusqu’aux arts ménagers de l’après-guerre, avec leur cortège d’aspirateurs, grille-pain et moulinettes en tout genre.

Dans la période contemporaine, les machines n’ont rien à envier à leurs ancêtres, dans la technicité comme dans l’esthétique : roulements à billes, système de guidage linéaire animé, moteur diesel HDi, boîte de vitesses automatique d’hélicoptère… autant d'innovations qui seront évoquées lors de cette visite.