La colección de obras de arte está ubicada en el segundo piso del solemne edificio de la Galería de los Uffizi.
Francisco I de Médicis (1541-1587) encargó a Vasari el proyecto destinado a acoger las principales magistraturas de la ciudad y las obras de arte más prestigiosas pertenecientes a la familia, con el fin de exhibirlas para mayor gloria de los Médicis y de la ciudad.
Efectivamente, diez años después de su constitución la Galería de los Uffizi ya un lugar que se podía visitar, con dos siglos de anticipación en relación a las colecciones de arte de las otras monarquías europeas.
La parte más importante de la colección de la Galería de los Uffizi se colocó en una sala octagonal, la Tribuna, diseñada por Buontalenti, donde aún hoy se pueden admirar los retratos de la familia, entre los cuales se encuentran el de Eleonora de Toledo con uno de sus hijos y el de Lucrecia Panciatichi, ambos de Bronzino, el Retrato de Cosme el Viejo de Pontormo y también pequeñas joyas como el Ángel Músico de Rosso. Fernando I, hermano de Francisco I, una vez nombrado cardenal, adquirió en Roma algunas estatuas antiguas célebres, como la Venus de los Médicis y el grupo Níobe.
Ana María Luisa, última descendiente de los Médicis, consciente de la importancia de la Galería de los Uffizi para la ciudad, quiso donársela para siempre: «Para adorno del Estado, beneficio del público y para llamar la atención de los forasteros», como decía el decreto de la magnánima princesa.
Durante el siglo XVIII, con Pedro Leopoldo de Lorena, la Galería se enriqueció y se organizó de acuerdo con una clasificación por escuelas, de tipo iluminista. De este modo entraron a formar parte de la colección obras maestras de escuelas cuya falta se advertía.
La Galería de los Uffizi sigue siendo, sin embargo, el museo por excelencia del Renacimiento italiano.