Fu progettata da Giuliano da Sangallo per Lorenzo il Magnifico, come esempio di architettura rinascimentale che fondesse la lezione dei classici (in particolare Vitruvio) con elementi caratteristici dell’architettura rurale toscana.

In essa è evidente la lezione di Leon Battista Alberti, sia per la scelta del luogo su cui la Villa sorge, sia per ricerca di simmetria e armonia delle proporzioni.
Posta sulla cima del poggio e rialzata dalla piattaforma del portico che ne accentua l’emergenza, la villa protesa verso il paesaggio si erge come simbolo dell’opera ordinatrice dell’uomo sulla natura.

La costruzione iniziò alla metà del nono decennio del XV secolo e proseguì senza sosta fino alla morte del Magnifico nel 1492. I lavori ripresero nel 1512 sotto la guida del figlio Giovanni, diventato nel frattempo papa Leone X, e terminarono verso la fine del secondo decennio del XVI secolo.
Le decorazioni della facciata e del portico sono classiche: il frontone reca in alto lo stemma mediceo sopra il fregio, in cui l’inserimento della terracotta invetriata policroma costituisce un elemento di continuità con la tradizione quattrocentesca toscana.

L’edificio non ha visto solo il passaggio della famiglia Medici: dopo l’intermezzo dei Lorena, nell’Ottocento fu la residenza di Elisa Baciocchi, sorella di Napoleone Bonaparte, e nello stesso secolo, durante il periodo in cui Firenze fu capitale del Regno d’Italia (1865-1871), venne rinnovata da Vittorio Emanuele II di Savoia che la designò come una delle sue residenze di campagna.

L’interno reca testimonianze di particolare interesse lasciate dalle importanti personalità che contribuirono alla costruzione e alla decorazione della villa. Sorprendente è in particolare, al piano nobile, la maestosa Sala di Leone X, nella quale si preserva pressoché integralmente uno dei più rilevanti cicli di affreschi toscani del Cinquecento, realizzato da Pontormo, Andrea del Sarto, Franciabigio e Alessandro Allori.

Al secondo piano, nel Museo della Natura Morta, sono esposti circa 200 dipinti per lo più appartenenti alle collezioni medicee.
Infine all’esterno della Villa si estendono il giardino e il parco, dominati, oltre che dalla mole della villa, dalla grande limonaia ottocentesca, ai piedi della quale sorgono le monumentali scuderie cinquecentesche.