Con la costituzione di Firenze a libero comune e la creazione della figura del capitano del popolo, venne costruito il palazzo più tardi detto del Bargello. Il primo nucleo, affacciato su via del Proconsolo, già iniziato nel 1255, venne realizzato secondo Giorgio Vasari da Lapo Tedesco, inglobando il vecchio Palagio, la torre dei Boscoli e alcune case e torri della Badia Fiorentina, tra il 1340 e il 1345 l'edificio venne rialzato da Neri di Fioravante.

Negli anni Quaranta dell'Ottocento, quando il 21 luglio 1840 nella cappella di Santa Maria Maddalena il pittore-restauratore Antonio Marini riportò alla luce un ritratto di Dante, che secondo Vasari venne dipinto da Giotto, trasferito il carcere alle Murate, venne deciso nel 1859 il restauro del complesso protrattosi fino al 1865 e sotto la direzione di Francesco Mazzei, il quale ripristinato l'antico aspetto cercò di recuperare o rifare ex novo gli ornamenti architettonici e affidando le decorazioni pittoriche delle sale a Gaetano Bianchi che si ispirò a monumenti della stessa epoca.

Nel 1865 venne inaugurato il Museo nazionale al piano terreno vennero allestite due sale d’armi, con oggetti provenienti in parte dall’armeria medicea e dall'altra dal Guardaroba di Palazzo Vecchio, e una sala di scultura del Quattro-Cinquecento. Nel salone del primo piano trovarono posto le sculture proveniente dal salone dei Cinquecento in Palazzo Vecchio.

La sua collezione di statue rinascimentali è considerata tra le più notevoli a livello mondiale: annovera infatti capolavori di Michelangelo, Donatello, Ghiberti, Cellini, Giambologna, Ammannati ed altri importanti scultori, oltre a una grande raccolta di arti applicate, organizzate principalmente per tipologia. Il nome deriva dal palazzo del Bargello, detto anche palazzo del Popolo.