Строежът на една от най-известните флорентински сгради започва през 1299 г. Тогава се е наричала Новия дворец (Palagio novo), а предишната сграда на правителството започва да се нарича Стария дворец. Когато през 15 век, управителите на комуните се обявяват за синьори (signori), сградата започва да се нарича Палацо делла Синьория. След това се преименува на Палацо Дукале (резиденция на херцога - когато великия тоскански хергоц Козимо I се мести тук през 1540 г). През 1565 г. Козимо пренася резиденцията си в новия Палацо Пити. Така Новия дворец вече спира да се нарича нов и започват да му казват Стария дворец (Палацо Векио).
Вътре безспорно най-внушителна е залата на петстотинте. Тя е редназначена за провеждане на заседанията на Големия Народен Съвет след второто изгнание на Медичите от Флоренция (1494 г.). Картини разказват за деянията на тосканския херцог Козимо I. Декорирането на залата е оглавявано от Джорджо Вазари и неговите ученици. Картините са призвани да демонстрират могъществото и славата на херцога и неговата държава.
Любопитно е, че през 1501 г. на площада пред двореца, е била изложена статуята Давид на Микеланджело. Тя остава там в продължение на повече от три столетия преди да бъде преместена в "Галерия дел академия" и на нейно място да бъде поставена реплика.
Друг интересен факт е, че след обединението на Италия между 1865 г. и 1871 г. когато Флоренция за кратко е столица на новата държава сградата е седалище на временното италианско правителство.