La tour du Palazzo Vecchio doit le nom à son architecte, Arnolfo di Cambio, un personnage éminent à Florence pendant le Moyen Âge. Il s'agit sans doute d'un des symboles visuels de Florence, se dressant au-dessus des autres édifices avec ses 95 mètres de haut.
La tour fut bâtie au début du XIVe siècle, à l'époque de la première construction du Palazzo Vecchio. Peu avant, le “Gouvernement du Primo Popolo” avait imposé une limite à la hauteur des maison-tours qui appartenaient aux turbulentes familles florentines. La tour d'Arnolfo, de même que la stucture du palais, avait une fonction défensive, étant possible, du haut de l'édifice, d'apercevoir les ennémis et donc d'organiser la défense des membres du gouvernement.
La partie inférieure de la tour, englobée dans le palais, s'appuie sur une maison-tour plus ancienne, tandis que la partie supérieure est le résultat d'un projet architectural audacieux, puisqu'elle est construite en saillie du plan vertical du mur du palais.
À son intérieur, 233 marches mènent au sommet, où se trouvent les cloches et une girouette. Presque au sommet, il y a une petite cellule, l’Alberghetto, qui a été le lieu de reclusion de Cosme l'Ancien, avant son exil à Padoue, et de Savonarole aussi, avant son exécution sur la place.
La grande horloge de la tour garde encore les engrenages qui datent de 1667.