La tradizione attribuisce la fondazione della villa di Camugliano al Duca Alessandro de Medici dopo il 1532. Fu in seguito dei Salviati, dei Gondi e del Marchese Matteo Botti, maestro di camera del granduca e dopo il fallimento di quest’ultimo fu incamerato dalla banca dei Medici nello Scrittoio delle Possessioni; dall’inventario dell’epoca risulta che tutta la proprietà fosse in condizioni molto precarie e che l’edificio non si presentasse in buona e solida struttura.

Nel 1634 vennero aperte le trattative tra lo scrittoio e Filippo Niccolini, patrizio fiorentino, interessato all’acquisto della tenuta. Egli concluse l’affare per la cifra di 50.000 scudi il 23 Settembre del 1634 successivamente al Niccolini fu commutato dal Granduca il titolo di Marchese di Ponsacco e Camugliano con un altro marchesato che già possedeva. Egli cominciò subito gli imponenti lavori alla villa invocati dai suoi periti e non mancò di migliorare lo stato generale della intera fattoria incrementando coltivazioni, prosciugando terreni e impiantando vigneti.

L’aspetto attuale della villa, che si deve al Marchese Filippo e che si avvalse di architetti dell’area Fiorentina, si ispira a gli interventi delle altre ville medicee della fine del ‘500. Ad una ipotizzabile opera di foderatura delle murature, la cui sottigliezza era stata denunciata dai periti, venne infatti collegata la costruzione ex novo di tre delle quattro torri angolari e la riduzione di quella preesistente alla loro forma. La vasta area di fronte alla facciata meridionale venne racchiusa da due ali indipendenti del granaio e delle scuderia verso occidente e della fattoria e della tinaia verso oriente. Le fondazioni furono fortificate con possenti muraglioni di contenimento. Il loggiato ricorda quello fatto costruire da Filippo nel 1655 nella corte interna della sua residenza a Firenze in via dei Servi, anni nei quali cominciò anche la stupenda cappella nella basilica di Santa Croce.

Al piano terreno dal lungo corridoio androne, che attraversa per largo tutto il fabbricato, si accede alla cappella padronale dedicata a San Filippo, mentre al primo piano la volta dell’imponente salone centrale è affrescata da Angelo Michele Colonna. Al 1640 risale anche la sistemazione del parco con la creazione dei viali di cipressi che portano, fra l’altro, alla chiesa di San Frediano. Dopo la morte di Filippo nel 1666, fu soprattutto durante il marchesato di Giovanluca (morto nel 1752) e di Lorenzo (morto nel 1795) che vennero apportate considerevoli migliorie ai numerosi edifici colonici della tenuta, vennero, in oltre ampliate le cantine, mentre alla villa venne chiuso il loggiato e cinto il prato meridionale con un muro su cui vennero messi i busti di marmo al centro venne installata la statua di Ercole realizzata da Giovanni Bandini (detto Giovanni dall’Opera) il tutto proveniente dalla famosa collezione di sculture esistente presso il palazzo di via dei Servi quando questo fu venduto. Vennero in oltre apposti degli stemmi in pietra serena all’angolo esterno di ciascuna torre con l’arme dei Niccolini e delle famiglie che ad essa si unirono per matrimonio.

Nel secolo successivo, un altro Lorenzo (morto nel 1868) creò il giardino all’inglese e commissionò il meticoloso rilievo di tutta la tenuta. Tale era la fama di questa prestigiosa dimora che nel 1857 il Granduca Leopoldo vi chiese ospitalità per Papa Pio IX che vi soggiornò durante un suo viaggio in Toscana.