L'edificazione risale al periodo tra il 1376 e il 1382 e serviva per ospitare al coperto le numerose assemblee pubbliche popolari e le cerimonie ufficiali della Repubblica fiorentina alla presenza del popolo, come quelle di insediamento delle signorie.

Sebbene si tratti di un edificio gotico, la presenza di archi a tutto sesto rappresenta una vera anticipazione dello stile rinascimentale.

Spiccano nella facciata le quattro formelle con figure allegoriche delle virtù cardinalieseguite su disegno di Agnolo Gaddi (1383-1386).

A partire dal '500, con la creazione del Granducato di Toscana e la soppressione definitiva delle istituzioni repubblicane, questo spazio fu destinato ad accogliere alcuni capolavori scultorei, divenendo uno dei primi spazi espositivi al mondo. Il granduca Cosimo I comunque non fece sistemare le statue secondo un mero criterio estetico ma, in linea con le precedenti sculture di Piazza della Signoria, fece sì che le rappresentazioni avessero anche dei precisi caratteri politici.

In questo senso il Perseo e Medusa di Benvenuto Cellini, appositamente commissionato da Cosimo I, stava a significare il taglio delle esperienze repubblicane della città, simbolizzate dalla Medusa, dal cui corpo escono i serpenti che rappresentano le proverbiali discordie cittadine che da sempre avevano minato una vera vita democratica.

la scultura rappresenta Perseo in piedi sul corpo di Medusa, appena decapitata con la spada impugnata nella mano destra, mentre la sinistra solleva trionfante la testa del mostro tenuta per i capelli.

Posta su un alto piedistallo ornato da bronzetti (copie di originali conservati al Bargello) è stata ideata in modo da guardare in basso verso lo spettatore. Sulla nuca della statua, in posizione estremamente defilata, è presente un dolente autoritratto del Cellini. Il piedistallo, rimosso nel XX secolo e sostituito con una copia, è un capolavoro in sé: nella finezza dei piccoli bronzetti rappresentanti divinità connesse al mito di Perseo si manifesta tutta l'abilità del Cellini orefice nel lavoro in piccola scala.

Ai fianchi della gradinata d'ingresso vigilano due leoni marmorei, uno di epoca romana (a destra) e l'altro realizzato nel 1600 da Flamino Vacca (a sinistra): tradizionalmente i leoni simboleggiano la guardia e la protezione dei luoghi da presenze negative, secondo una tradizione iconografica che risale addirittura alle civiltà mesopotamiche.

Ancora più complesso è il Ratto delle Sabine, capolavoro in marmo del Giambologna (1583). Oltre all'originale, nel Museo dell'Accademia si trova il modello a grandezza naturale in gesso, eseguito dallo stesso Giambologna come preparazione per l'esecuzione della statua in marmo.

La statua è alta ben 4,10 metri e rappresenta un giovane che solleva sopra la sua testa una fanciulla, mentre, bloccato fra le gambe del giovane, un vecchio si dispera; per questo la statua è anche nota come "le tre età dell'uomo". Nel basamento è inserita una placca bronzea con una scena del ratto, in cui le diverse possibili combinazioni fra le figure vengono ripetute in diverse dimensioni e con diverse profondità del rilievo.

Sempre del Giambologna è l'Ercole con il Centauro Nesso, dal sensazionale effetto di movimento espresso dal corpo in tensione del centauro sottomesso dall'eroe greco (1599).

Sono sculture di epoca romana Patroclo e Menelao, copia di epoca Flavia di un originale greco del 230-240 a.C., dono di Pio V a Cosimo I, e le sei figure di donna vicine alla parete di fondo. Si ritiene che possano provenire dal Foro di Traiano a Roma, furono comunque trovate verso la metà del Cinquecento e, dopo aver decorato a lungo Villa Medici, arrivarono a Firenze nel 1789. Delle figure muliebri, le prime due non sono state identificate come personaggi, mentre la terza da sinistra rappresenta Thusnelda, una prigioniera barbara moglie di Arminio. Le ultime tre rappresentano matrone romane di rango imperiale, scolpite più finemente e con marmo più pregiato.

È invece un'opera ottocentesca il Ratto di Polissena dello scultore Pio Fedi (1865), che riprende lo stile del vicino Menelao.

Sulla parete destra un'iscrizione in latino ricorda l'adozione del calendario comune, che inizia il 1° gennaio, a Firenze, avvenuta solo nel 1750 (fino ad allora il capodanno fiorentino si celebrava il 25 marzo). Un'altra iscrizione del 1863 ricorda le tappe dell'unificazione d'Italia.