У 1299 році уряд Флорентійської республіки (Сіньйорія) запросила відомого архітектора Арнольфо ді Камбіо збудувати будівлю для перебування й засідання сіньйорів, тобто урядовців. Того ж року розпочато будівельні роботи на місті палацу Фанті, що належав гібелінській родині Уберті, що було банітовано у 1266 році. При цьому Камбіо використав стару вежу, що залишилася від колишнього палацу. Тому прямокутна вежа Палаццо Веккіо тепер знаходиться не по центру будівлі. Після смерті ді Камбіо у 1314 році зведення палацу продовжили його учні. Й вже у 1315 році його було добудовано. Будівля мала масивний вигляд, нагадувала ліпше фортецю, де могли сховатися урядовці республіки. У плані це прямокутник, але тонкі карнизи по фасаду візуально ділять його на три великі блоки. Увінчана зубцями галерея мовби повторюється на дзвіниці та на вежі, висота якої сягає 94 м, доповнюючи враження величавої простоти.
З цього моменту головна структура палацу залишалася незмінною, лише робилися деякі доробки. У 1342–1343 роках будівлю було розширено для Готьє IV, герцога Афінського. Нові зміни відбуваються за правління Козімо Медічі у 1440-1460-х роках. З'являються Зала Двохсот. У 1494-1495 роках архітектор Симоне дель Поллайоло зводить Залу П'ятисот.
За часів республіки встановлюють як всередині, так й зовні численні скульптури відомих майстрів, зокрема Мікеланджело Буонарроті, Донателло. У 1540–1543 роках інтер'єр палацу було змінено Джорджо Вазарі на замовлення флорентійського герцога Козімо I Медічі. В оздобленні також брав участь Якопо Дзуккі. У 1588–1592 роках перетворення усередині створив архітектор Буонталенті. У 1667 році на вежі було встановлено годинник роботи Вінченцо Вівіані, який дотепер ходить.
Особливістю будівлі є масивний фасад, що складається з великих блоків. Все це доповнюється асиметрично розташованою вежею. Над вхідними дверми є фронтиспис з мармуру «Ісус Христос, Цар царів і Господь пануючих». З 1504 до 1873 року тут стояв «Давид» Мікельанджело. Цікавинкою палацу є три двори з роботами відомих майстрів, зокрема Андреа дель Верроккйо, Джорджо Вазарі, Мікелоццо. Відомою є Зала П'ятисот, де зібрані шедеври живопису. Численними гобеленами та фресками прикрашені кімнати на другому поверсі палацу, зокрема «Зала Елементів», тераса Сатурна, кімнати Геркулеса, Церери, Кібели, Пенелопи, Юпітера, сабінян.
W 1299 r. rzą d Republiki Florenckiej (Signoria) zaprosił sł ynnego architekta Arnolfo di Cambio do wybudowania budynku na pobyt i spotkanie senioró w, czyli urzę dnikó w pań stwowych. W tym samym roku rozpoczę to budowę na miejscu Pał acu Fanti, któ ry należ ał do rodziny Gibelinó w Uberti, któ ra został a wygnana w 1266 roku. Cambio wykorzystał starą wież ę pozostał ą po dawnym pał acu. Dlatego prostoką tna wież a Palazzo Vecchio nie znajduje się teraz poś rodku budynku. Po ś mierci Di Cambio w 1314 roku budowę pał acu kontynuowali jego uczniowie. A w 1315 został ukoń czony. Budynek miał masywny wyglą d, bardziej przypominają cy fortecę , w któ rej mogli się ukryć urzę dnicy pań stwowi. W planie jest prostoką tem, ale cienkie gzymsy na elewacji wizualnie dzielą go na trzy duż e brył y. Zwień czona zę bami galeria zdaje się powtarzać na dzwonnicy i wież y, któ ra osią ga wysokoś ć.94 m, dopeł niają c wraż enia majestatycznej prostoty.
Od tego momentu gł ó wna konstrukcja pał acu pozostał a niezmieniona, dokonano jedynie kilku ulepszeń . W latach 1342–1343 budowla został a rozbudowana do księ cia ateń skiego Gauthiera IV. Nowe zmiany nastą pił y za panowania Kosima Medici w latach 1440-1460. Pojawia się Sala Dwustu. W latach 1494-1495 architekt Simone del Pollayolo zbudował Halę Pię ciuset.
W czasach republiki, zaró wno wewną trz, jak i na zewną trz, zainstalowano liczne rzeź by znanych mistrzó w, w szczegó lnoś ci Michał a Anioł a Buonarrotiego i Donatella. W latach 1540–1543 wnę trza pał acu został y zmienione przez Giorgio Vasariego na polecenie księ cia florenckiego Kosima I Medyceuszy. W dekoracji wzią ł takż e udział Jacopo Dzukki. W latach 1588-1592 przekształ cenie wnę trza dokonał architekt Buontalenti. W 1667 roku na wież y zainstalowano zegar Vincenzo Vivianiego, któ ry jest nadal uż ywany.
Cechą budynku jest masywna fasada skł adają ca się z duż ych blokó w. Cał oś ć uzupeł nia asymetrycznie usytuowana wież a.
Nad drzwiami wejś ciowymi znajduje się marmurowy frontyspis „Jezus Chrystus Kró l kró ló w i Pan panó w”. Od 1504 do 1873 r. stał tu Dawid Michał a Anioł a. Pał ac interesują trzy dziedziń ce z dzieł ami znanych mistrzó w, m. in. Andrei del Verrocchio, Giorgio Vasariego, Michelozza. Sł ynna jest Sala Pię ciuset, w któ rej gromadzone są arcydzieł a malarstwa. Liczne arrasy i freski zdobią pomieszczenia na drugim pię trze pał acu, m. in. Salę Ż ywioł ó w, taras Saturna, sale Herkulesa, Ceres, Kybele, Penelopy, Jowisza, Sabinó w.