Al centro di Cerreto Guidi, in posizione dominante su un poggio, sorge la poderosa villa, edificata su disposizione del duca Cosimo I de’ Medici quale residenza di caccia 

(in considerazione della vicinanza con la bandita del cosiddetto “Barco Reale”), e punto di controllo strategico sul territorio circostante, in particolare del Padule di Fucecchio.

La costruzione della villa, eretta impiegando i materiali della diroccata Rocca dei conti Guidi e della seconda cerchia di mura, fu condotta, secondo quanto si evince dai documenti, tra il 1564 ed il 1566 quando l’edificio è citato come “murato di nuovo”. È attestata nel 1566 la direzione dei lavori da parte dell’architetto Davide Fortini, già collaboratore di Tribolo, al quale dovette poi subentrare Alfonso Parigi il Vecchio.
A Bernardo Buontalenti è riferita l’ideazione delle rampe d’accesso “a scalera”, denominate “ponti medicei”, che costituiscono la caratteristica saliente della villa. Sono quattro imponenti rampe di scale perfettamente simmetriche in mattoni e pietra della Gonfolina. Presentano alcune aperture, un tempo di accesso alle scuderie poste al di sotto del grande piazzale, e si pongono in rapporto con l’intonaco della facciata della villa, disegnando quel basamento che viene a svolgere la funzione di supporto naturale del terreno, quale innalzamento del piano prospettico, secondo un modulo adottato dallo stesso Buontalenti in altri edifici.

La villa deve in parte la sua fama alla tragica vicenda di Isabella de’ Medici, morta a Cerreto nella notte fra il 15 e il 16 luglio 1576. Isabella, figlia prediletta di Cosimo I e di Eleonora di Toledo, sposa nel 1558 del duca Paolo Giordano Orsini, secondo una leggenda per lungo tempo accreditata in chiave anti-medicea ed alimentata dalla letteratura romantica, sarebbe stata strangolata da sicari su disposizione del marito geloso. Studi recenti hanno fatto luce sulla vita di Isabella, sfatando la leggenda di nefandezze e sregolatezze; le cause della sua morte si devono, presumibilmente a una gravissima forma di idropisia, una grave occlusione renale.

La villa, appartenuta a don Giovanni de’ Medici, don Pietro e don Lorenzo, ebbe un assetto più residenziale intorno al 1671 quando passò al cardinale Leopoldo de’ Medici. Nel 1780 gli Asburgo-Lorena alienarono la villa e dopo vari passaggi di proprietà pervenne ai marchesi Geddes da Filicaia, che affidarono al pittore Ruggero Focardi la decorazione ad affresco della sala a pianterreno. Acquistata nel 1966 da Galliano Boldrini che destinandola a museo la donò poi nel 1969 allo stato Italiano; il 18 giugno 1978 è stata aperta al pubblico.

L’arredo della villa è stato ricostituito in riferimento analogico alle descrizioni degli inventari storici (1667, 1705, 1728) con l’intenzione di riproporre il gusto sofisticato e multiforme delle raccolte medicee. Accanto a un cospicuo e significativo nucleo di ritratti medicei – provenienti dalle Gallerie Fiorentine – si segnala quello a figura intera di Cosimo nell’abito dell’incoronazione quale Granduca (1570) e il ritratto di Isabella de’ Medici – figurano arazzi provenienti dalla manifattura medicea integrati con una ricercata selezione delle opere della Eredità di Stefano Bardini (acquisita dallo Stato nel 1996) comprendente dipinti su tavola e su tela, cassoni intarsiati e dipinti, stipi, sculture in marmo e terracotta, maioliche, manufatti in pietre dure.
Dal 2002 la villa accoglie, inoltre, il Museo storico della caccia e del territorio, comprendente curiose testimonianze iconografiche, un casino da caccia d’epoca lorenese e una raccolta di armi, principalmente da caccia e da tiro. Nei loggiati a triplice fornice e nei suggestivi i ambienti sottostanti i ponti medicei sono esposti, a mo’ di antiquarium, marmi d’epoca romana e medievale.