Бурную деятельность развернул Столетов и в подведомственном физическому отделению отделе прикладной физики Политехнического музея. Став директором этого отдела, он тотчас же поставил перед правлением музея вопрос о необходимости коренной перестройки и демонстрационного кабинета и лаборатории физического отдела.
«Всероссийская Выставка, столь существенно обогатившая многие отделы Музея, — говорил Столетов, вспоминая об основании Политехнического музея, — не могла, уже по самому характеру своему, слишком заметно отразиться на физическом отделе. После же 1872 года Отдел получал лишь случайные приращения».
Вспоминая о широкой программе, какую ставили перед собой организаторы физического отдела, предполагавшие создать богатые коллекции, которые могли бы представлять методы и результаты физических наук в их приложении к различным потребностям жизни», и мечтавшие создать лабораторию прикладной физики, Столетов с горечью говорил: «Эти планы, к сожалению, не могли доселе осуществиться в полной мере по недостатку средств. Потребно новое и неослабное внимание общества, — требовал Столетов, — к полезным целям учреждения».
Говоря о том, что музей отстал от сегодняшнего дня электротехники, Столетов указывал правлению на необходимость «пополнить преимущественно эту часть Отдела».
Свою программу Столетову приходилось проводить, встречая постоянное противодействие со стороны купцов и заводчиков, которых было немало в правлении музея. Они вовсе не были склонны раскошеливаться на приобретение каких-то невзрачных с виду приборов, нужных для исследовательской работы и демонстрации опытов. Они предпочитали такие экспонаты, которые бросались бы в глаза, были бы приманкой для посетителей. Сущность этих Тит Титычей, изменивших свое внешнее обличие, сменивших поддевки и сапоги бутылками на визитки и лаковые ботинки, осталась прежней.
Разными были интересы Столетова и этих людей, любивших поиграть в меценатов в науке и заинтересованных только в том, как бы побольше собрать денег с посетителей.
Сколько выматывающих нервы сражений пришлось выдержать Столетову с этой прижимистой публикой!
Но усилия Столетова дали замечательные успехи: физический отдел стал одним из лучших в музее.
Богатейшую коллекцию собрал Столетов в демонстрационном кабинете. Ему удалось создать при музее постоянную, крупную по тем временам, электротехническую лабораторию.
Эта лаборатория стала превосходной экспериментальной базой для физического отделения Общества любителей естествознания.
Для музея Столетов сумел раздобыть две динамо-машины и газовый двигатель для них. Используя эти динамомашины, он устроил электрическое освещение в большой аудитории музея. Появление в музее источников электрического тока дало возможность наладить показ многих интереснейших опытов в физическом кабинете и на открытых заседаниях отделения в Большой аудитории. Электрический ток мог подаваться также и в электротехническую лабораторию, где его использовали в своих экспериментах работавшие там ученые.