La Badia Fiorentina (en français abbaye florentine ) a été édifiée en 978 sur un terrain donné aux moines bénédictins par la marquise Willa de Toscane. Son fils, le marquis Ugo de Toscane, célèbre pour avoir déplacé sa capitale de Lucques à Florence, affirmant ainsi la suprématie de Florence sur la région, fit don de ses biens à l’abbaye. C'est donc là que celui que Dante surnomma « le grand baron » fut inhumé.
Un premier campanile, de style roman, fut construit au XII siècle. Il fut rasé en 1307 par la ville de Florence pour punir les moines de l’abbaye. Ceux-ci avaient refusé de payer l'impôt sur les biens ecclésiastiques que la cité exigeait d'eux. Ils avaient fermé la porte de l'église aux collecteurs d'impôt, et avaient appelé le peuple à se ranger à leur côté, en faisant sonner les cloches. Le nouveau campanile fut édifié sur ses bases entre 1310 et 1330. Il est hexagonal, de style gothique, et mesure 51,80 m de hauteur.
En 1285, l’église abbatiale fut restructurée par Arnolfo di Cambio, qui en transforma le plan. Elle devint cruciforme, alors qu'à l'origine elle était composée d'une nef unique et de trois absides.
Cosme de Médicis songea à agrandir l'église. Selon une source du XVII siècle, les moines auraient refusé les nouveaux plans parce qu'ils auraient entraîné la destruction du campanile qui arborait les armes et les écussons du marquis Ugo de Toscane .
Le portail principal date de 1495. Il est l’œuvre de Benedetto da Rovezzano, qui adjoignit également à l'église la chapelle Pandolfini.
Entre 1628 et 1631, Matteo Segaloni transforma complètement l’église, déplaçant son axe de quatre-vingt dix degrés, « ce qui permettait à la façade de coïncider avec la partie terminale de l’ancien transept» et construisant un nouveau chœur.