Florens finns nämnd redan 59 f.Kr. som Florentia då romerska krigsveteraner erhöll mark där, eftersom jorden var bördig. De byggde upp staden efter samma mönster som ett militärläger, och fortfarande har detta mönster bevarats i stadskärnan. Kejsare Diocletianus utsåg senare Florens till provinsen Tuscias huvudstad.

Sankt Minias, som halshöggs i Florens omkring år 250, var stadens förste martyr, och Basilica di San Miniato al Monte uppfördes på platsen för martyriet. Strax därefter blev staden biskopssäte.

Staden hamnade under olika härskare, och under det ostrogotiska styret på 300-talet minskade befolkningen kraftigt. Karl den store erövrade staden 774, och den införlivades i Toscana och blev därmed en del av det tysk-romerska riket. Markgreve Hugo inledde en gyllene period i historien omkring år 1000. År 1115 blev staden ånyo en autonom stat. Visserligen gjorde sig kejsarmakten åter gällande under Fredrik Barbarossa, som lät insätta en podestà i stadsstatens styrelse, men adelssläkterna utgjorde statens verkliga styrelse. Senare gjorde de högre borgerskapet i Florens uppror mot adelsmännen, och efter en blodig kamp tilltvingade sig de ledande handels-, industri-, och finansfamiljerna 1282 makten i rådet. Efter en revolution, ledd av Giano della Bella, antogs 1293 en författning Ordinamento di giustizia, som gav borgerskapet full makt och utestängde alla adelsmän från medborgerliga rättigheter.[1]

1300-talet präglades av djupgående konflikter mellan de som stödde den tysk-romerske kejsaren (ghibelliner) och de som stödde påvemakten (guelfer). De som stödde kejsarmakten tvingades 1302 gå i landsflykt; bland dessa fanns skalden Dante Alighieri.

I Florens idkades under medeltiden en betydande konstnärlig verksamhet som ännu blomstrar. Under medeltiden deltog Florens i den levantiska handeln. Till en början skedde detta genom republiken Genuas förmedling, men efter 1421 med egna skepp, sedan Florens hade köpt Livornos hamn av genuesarna. Man lyckades även 1406 erövra Republiken Pisa och därmed den vägen få en egen hamn.[1] Man tillverkade eller beredde och sålde varor till Orienten, i synnerhet ylletyger. Under 1200- och 1300-talen drev florentinarna (bland andra husen Peruzzi och Bardi) en omfattande bankverksamhet, och införde valutan floriner, införd 1252. En högskola inrättades redan 1349, men låg tidtals nere och flyttades 1473 till Pisa.

Florens var renässansens och humanismens vagga och här utvecklades en upplysningstradition, där stadslivet hade stor betydelse för vetenskap, konst och arkitektur.

Bankirfamiljen Medici kom till makten i Florens 1434 då Cosimo den äldre blev utnämnd till gran maestro. Ätten behöll makten ända fram till 1737, då den dog ut. Två gånger drevs familjen ut ur staden, och Florens blev då republik under några år omkring 1500. År 1537 blev Toscana ett storhertigdöme (Storhertigdömet Toscana) och Cosimo I utnämndes till storhertig. Niccolò Machiavelli, Francesco Guicciardini och Poggio Bracciolini har skrivit om dessa politiskt komplicerade år.

Efter att ätten dött ut 1737 införlivades Toscana med Österrike. År 1861 blev det en provins i Italien, och Florens var också landets huvudstad 1865–1870.

Under andra världskriget ockuperades Florens av tyskarna ett år, men staden undgick större skador.