Nel 570 Firenze fu occupata dai Longobardi, che le assicurarono stabilità e autonomia; in questo periodo vennero erette magnifiche chiese. Sotto i Carolingi si unificarono le contee di Firenze e Fiesole dando origine al più grande contado di Toscana, alla fine del primo Millennio la capitale fu spostata da Lucca a Firenze. Spenta la dinastia Carolingia, la città attraversò un periodo difficile e le campagne furono nuovamente devastate; solo intorno al Mille il nucleo cittadino cominciò nuovamente ad espandersi ed a conquistare progressiva autonomia nei confronti dell'impero: Firenze ormai si avviava ad essere ricca e potente: l'abitato venne cinto da nuove mura di dimensioni triplicate, si costruirono tre nuovi ponti sull'Arno e furono eretti nuovi edifici civili e religiosi tra cui S. Miniato. Nel 1183 la città si costituì in libero comune ciò nonostante già nei primi decenni del 1200 si ebbe una divisione dei cittadini in due fazioni, che costituirono la prima origine di quei partiti che presero il nome di guelfi, legati al Papa, e ghibellini, legati all'imperatore. Le due fazioni si alternarono al comando della città sino al definitivo dominio dei Guelfi nel 1267.
All'inizio del Trecento la città contava ormai più di centomila abitanti ed aveva relazioni commerciali con molti paesi d'Europa e con l'Oriente; il fiorino divenne una moneta fortissima tanto che i banchieri fiorentini erano in grado di effettuare prestiti a molti sovrani d’Europa. Il comune volle che Firenze superasse in bellezza ogni altra città: sorsero S. Croce, S. Maria del Fiore, S. Maria Novella, Il Palazzo dei Priori, la Casa del Popolo, che sarà poi detta Palazzo Vecchio. Un capolavoro di edilizia divenne la fiorentina Piazza del Popolo che sarà poi detta della Signoria. Furono gli anni in cui Dante portò con le sue opere il volgare fiorentino ad una dignità linguistica pari al latino.
Nel Quattrocento, Firenze continuò il suo decollo: fu una città commerciale, ma anche la nuova culla della cultura italiana e ben presto europea. Molte potenti famiglie (i Pitti, i Frescobaldi, gli Strozzi, gli Albizi) si contendevano il potere. Emerse su tutte una potente famiglia, quella dei Medici che, dopo il capostipite Cosimo I, governerà, tranne un breve periodo, sino alla prima metà del Settecento. I Medici erano ricchi mercanti di lana i quali si erano dati anche all'arte del cambio e possedevano un banco (la prima banca d'Europa) che prestava ingenti somme a Papi e a principi ed aveva succursali in parecchie città d'Italia e d'Europa. Sotto Lorenzo detto il Magnifico, intellettuale e mecenate, Firenze venne soprannominata "la seconda Atene". Fu in parte per suo impulso che poté fiorire Il Rinascimento italiano. Con la Morte di Lorenzo il Magnifico (1492), terminò un periodo splendido della storia fiorentina, ma il clima culturale, nonostante il mutamento del quadro politico, continuò ancora per tutto il Cinquecento: Michelangelo, Brunelleschi, Vasari, Buontalenti ed altri poterono creare opere d'arte e architettoniche impareggiabili quali il loggiato degli Uffizi e la cupola del Duomo. Nel 1737 ai Medici subentrarono i Lorena che continuarono a governare con liberalismo e moderazione, anche se il grande periodo culturale fiorentino andava spegnendosi. Dopo l'unità d'Italia Firenze divenne, per un breve periodo, la capitale del nuovo Stato. Durante la Seconda Guerra Mondiale la città subì gravi danni nel centro storico ed alcuni importanti edifici vennero irrimediabilmente perduti, ma, nonostante ciò e nonostante i numerosi problemi che affliggono le città moderne quali il traffico e l'inquinamento, Firenze mantiene assolutamente intatto il proprio fascino.
