Firenze ajalugu algab etruskide asulast, linna rajasid roomlased 59 aastat eKr Julius Caesari korraldusel. Jumalanna Flora järgi nimetatud Florentina laienes jõudsalt tänu kaubandusele. 5. sajandil langes Firenze rändrahvaste kätte, 8. sajandil võttis Karl Suur selle vallutuse teel Frangi riigi koosseisu.

13. sajandil oli linn üks Itaalia jõukamaid tänu villa- ja tekstiili­kaubandusele. Õitsvas majanduskeskuses võeti käibele kuldmündid floriinid. 1321. aastal asutati Studium Generale, millest sai alguse Firenze ülikool – see on üks Euroopa vanimaid kõrgkoole.

14. sajandi katkuepideemia järel, Medicite perekonna valitsemisajal, sai linnast kultuuri- ja kunstikeskus (15.–16. sajandil). Siin töötasid paljud ajastu suur­kujud: Galilei, Boccaccio, Botticelli, Michelangelo, Leonardo da Vinci, Dante ja teised. Euroopa esimene kunstiakadeemia avati Firenzes 1563. aastal. Medicite vahelduv võimulolek lõppes 18. sajandil, mõjuka pere liikmed jõudsid ka Euroopa kuningakodadesse ja isegi Rooma paavsti ametisse.

Firenze oli Itaalia kuningriigi pealinn aastatel 1865–1871.