Die der heiligen Jungfrau gewidmete Badia (Abtei) wurde im Jahre 978 von Willa, Markgräfin von Tuszien, gegründet und der Cassinensischen Kongregation des Benediktinerordens übergeben. Als Willas Sohn Hugo Markgraf von Tuszien wurde, setzte er die wohltätige Arbeit seiner Mutter fort. Hier in der Badia Fiorentina liegt er begraben und die Erinnerung an ihn wurde über die Jahrhunderte hinweg wachgehalten, mit Gedenkveranstaltungen und gelehrten Schriften, z.B. Dantes Paradiso. Noch immer wird jährlich am 21. Dezember ein Requiem für ihn gelesen.
Die Abtei stand ursprünglich am Rande der ersten Stadtmauern und blickte in eine andere Richtung als das heutige Gebäude: Ihre Fassade wies nach Westen und die drei Apsiden nach Osten. Dank beträchtlicher Spenden und Privilegien, die der Abtei von Päpsten und Kaisern zugestanden wurden, erwarb bzw. erbte diese eine Reihe von Grundstücken in der Umgebung. Die Mönche beschäftigten sich hier mit verschiedenen Teilbereichen der Buchproduktion (Papierherstellung, Bilderhandschrift, Buchbinderei) sowie mit der Herstellung von Pergament in der Abtei selbst, was dazu führte, dass die gesamte Gegend als Zentrum der Buchproduktion bekannt wurde. Die Prioren und Beamten der Republik kamen vor dem Bau des Palazzo Vecchio in der Badia Fiorentina zusammen.
Im Jahre 1285 wurde Arnolfo di Cambio mit dem Umbau der Badia beauftragt, wobei die vorhandene romanische Kirche zwar vergrößert, ihre Mittelachse jedoch beibehalten werden sollte. Die steinerne Außenmauer der Apsis läuft noch immer entlang der Via Proconcolo; der obere Teil der gotischen Fassade mit seinem Tympanon und der Rosette ist vom Hof der Pretura (Amtsgericht) sichtbar.
Der schlanke Campanile wurde im Auftrag der Signoria (Stadtregierung) im Jahre 1307 als eine Art Strafmaßnahme abgerissen, weil sich die Mönche weigerten, eine bestimmte Steuer zu bezahlen, wurde aber 1330 wieder aufgebaut. Später wechselten sich in der Benediktinerabtei Zeiten der Dekadenz und Zeiten großen Ruhms ab. Im 15. Jh. wurde die Badia zum Zentrum des Humanismus, was vor allem auf den portugiesischen Abt Ferreira de Silva zurückzuführen ist.
Anfang des 16. Jh. beauftragte Giovan Battista Pandolfini den Architekten Benedetto da Rovezzano mit der Umgestaltung des Teils des Klosters, der an der Ecke zwischen der Via del Consolo und der nunmehrigen Via Dante Alighieri lag. Die Kapelle Pandolfini und die Eingangskollonade wurden damit vollendet. Serafino Casolani, der aus Siena stammte und 1624 zum Abt geweiht wurde, setzte es sich in den Kopf, die Kirche Arnolfos grundlegend zu verändern und war es wahrscheinlich selbst, der Matteo Segaloni das neue Design vorschlug; der Architekt nahm seine Arbeit im Jahre 1627 auf. Der Grundriss der Kirche wurde einem griechischen Kreuz nachempfunden.

Als das Kloster 1810 aufgehoben wurde, wurden aus dem Gebäudekomplex Häuser, Läden, Büros und Lagerräume.
Das Innere der Kirche, die im 18. Jh. nochmals umgestaltet wurde, ist eine Mischung aus verschiedenen Baustilen. Dominiert wird es von einer aufwendig gestalteten Holzdecke von Felice Gamberai aus dem Jahre 1631, die den gotischen Dachstuhl aus Holz verdeckt. Der Altarraum mit seinem Chor von Francesco und Marco del Tasso aus dem 16. Jh. weist einige bemerkenswerte Fresken (1734) von Gian Domenico Ferretti und dem Kupferstecher Pietro Anderlini auf.

Links vom Eingang befindet sich das größte Meisterwerk der Kirche: Das Altarbild zeigt „Die Erscheinung der Jungfrau vor dem Hl. Bernhard“, von Filippino Lippi für Piero di Francesco del Pugliese zwischen 1482 und 1486 gemalt. Das Gemälde wurde 1530 vom Vorort Marignolle nach Florenz gebracht, um es vor Zerstörung während der Belagerung durch Karl V. zu bewahren.
Die Kirche beherbergt auch einige Grabdenkmäler, wovon die wichtigsten jene aus dem 15. Jh. sind: das Grabmal von Giannozzo Pandolfini (verstorben 1456), aus der Werkstatt von Bernardo Rossellino; das Grabmal von Bernardo Giugni, gestaltet von Mino da Fiesole; und vor allem das Grabmal des Markgrafen Hugo von Tuszien (1466-81), ebenso von Mino, in Marmor und Porphyr und mit einer Personifizierung der Barmherzigkeit ausgeführt. Mino da Fiesole meißelte auch das Neroni-Altarretabel mit „Madonna und Kind zwischen dem Hl. Leonhard und dem Hl. Laurentius“.
Trotz der zahlreichen Veränderungen, die die Badia in den letzten Jahrhunderten durchmachen musste, blieb der reizvolle Kreuzgang der Orangenbäume erhalten, der unter Assistenz von Bernardo Rossellino zwischen 1432 und 1438 errichtet wurde. Im Obergeschoss des Kreuzgangs findet sich ein Freskenzyklus mit Szenen aus dem Leben des Hl. Benedikt vom unbekannten „Maestro del Chiostro degli Aranci“ (1436-39), vermutlich dem portugiesischen Künstler Giovanni di Consalvo.