L'area in pendio che forma la piazza è chiusa per tre lati dall'abbraccio di Palazzo Pitti, che i fiorentini mai hanno voluto chiamare Palazzo Reale nonostante l'edificio abbia ospitato le varie dinastie regnanti (Medici, Lorena, Borbone, Bonaparte, Savoia) fin da quando, nel 1550, la bella e ricca duchessa Eleonora di Toledo, moglie di Cosimo I, lo acquistò da Buonaccorso Pitti per farne la nuova dimora della famiglia Medici.
Il progetto della costruzione, voluto dal mercante Luca Pitti, prima amico e poi rivale di Cosimo "il Vecchio", risale a Filippo Brunelleschi, a cui il Pitti lo commissionò verso il 1440. Negli stessi anni Cosimo "il Vecchio" faceva realizzare a Michelozzo il Palazzo Medici di via Larga scartando un precedente progetto di Brunelleschi, ritenuto tanto sfarzoso da suscitare l'invidia dei concittadini. Evidentemente il Pitti non aveva le stesse remore e volle per sé il più geniale architetto del tempo ordinandogli anche, secondo la leggenda, di disegnare finestre grandi quanto le porte del Medici e un cortile interno che potesse contenere l'intero palazzo di via Larga.
Nel 1565 venne costruita una sopraelevata in grado di collegare Palazzo Pitti a Piazza della Signoria e nel 1618 Giulio da Parigi ampliò l'edificio con altri 2 corpi a 2 piani.
Infine, in occasione delle sue nozze con Vittoria della Rovere, il granduca Ferdinando II chiamò artisti come Giovanni da Sangiovanni e Pietro da Cortona per rendere il Palazzo una vera reggia.
Alla fine del 1700, su ordine di Pietro Lepoldo, venne progettata la palazzina della Meridiana in stile neoclassico e le due ali che si allungano su Piazza della Signoria, chiamate rondò, ultime aggiunte a Palazzo Pitti.
All'interno del palazzo troviamo la Galleria Palatina con opere di Tiziano, Raffaello, Tintoretto, Caravaggio, Botticelli, Perugino, Canova, Rubens.
Nella Galleria d'Arte moderna, un panorama della pittura italiana dell '800 e del '900, con una consistente raccolta di Macchiaioli.
Oggi il Palazzo ospita importanti musei: il Museo degli argenti accoglie oggetti in metalli preziosi, avori, cristalli. Nel Padiglione della Meridiana si può ammirare la Collezione Contini Bonacossi con opere di Duccio da Boninsegna, Goya, Veronese. Sempre nel padiglione si trova il Museo dei costumi. Degno di nota, nell'ala destra del palazzo, il Museo delle Carrozze dove sono raccolte alcune carrozze dei sec. XVIII e XIX. Il Museo delle porcellane, invece, rimane all'interno del Giardino dei Boboli, dietro Palazzo Pitti; visitare Palazzo Pitti significa ripercorrere lo sfarzo e lo splendore di un'epoca lontana.