У 1299 році уряд Флорентійської республіки (Сіньйорія) запросила відомого архітектора Арнольфо ді Камбіо збудувати будівлю для перебування й засідання сіньйорів, тобто урядовців. Того ж року розпочато будівельні роботи на місті палацу Фанті, що належав гібелінській родині Уберті, що було банітовано у 1266 році. При цьому Камбіо використав стару вежу, що залишилася від колишнього палацу. Тому прямокутна вежа Палаццо Веккіо тепер знаходиться не по центру будівлі. Після смерті ді Камбіо у 1314 році зведення палацу продовжили його учні. Й вже у 1315 році його було добудовано. Будівля мала масивний вигляд, нагадувала ліпше фортецю, де могли сховатися урядовці республіки. У плані це прямокутник, але тонкі карнизи по фасаду візуально ділять його на три великі блоки. Увінчана зубцями галерея мовби повторюється на дзвіниці та на вежі, висота якої сягає 94 м, доповнюючи враження величавої простоти.
З цього моменту головна структура палацу залишалася незмінною, лише робилися деякі доробки. У 1342–1343 роках будівлю було розширено для Готьє IV, герцога Афінського. Нові зміни відбуваються за правління Козімо Медічі у 1440-1460-х роках. З'являються Зала Двохсот. У 1494-1495 роках архітектор Симоне дель Поллайоло зводить Залу П'ятисот.
За часів республіки встановлюють як всередині, так й зовні численні скульптури відомих майстрів, зокрема Мікеланджело Буонарроті, Донателло. У 1540–1543 роках інтер'єр палацу було змінено Джорджо Вазарі на замовлення флорентійського герцога Козімо I Медічі. В оздобленні також брав участь Якопо Дзуккі. У 1588–1592 роках перетворення усередині створив архітектор Буонталенті. У 1667 році на вежі було встановлено годинник роботи Вінченцо Вівіані, який дотепер ходить.
Особливістю будівлі є масивний фасад, що складається з великих блоків. Все це доповнюється асиметрично розташованою вежею. Над вхідними дверми є фронтиспис з мармуру «Ісус Христос, Цар царів і Господь пануючих». З 1504 до 1873 року тут стояв «Давид» Мікельанджело. Цікавинкою палацу є три двори з роботами відомих майстрів, зокрема Андреа дель Верроккйо, Джорджо Вазарі, Мікелоццо. Відомою є Зала П'ятисот, де зібрані шедеври живопису. Численними гобеленами та фресками прикрашені кімнати на другому поверсі палацу, зокрема «Зала Елементів», тераса Сатурна, кімнати Геркулеса, Церери, Кібели, Пенелопи, Юпітера, сабінян.
1299 m. Florencijos Respublikos (Signoria) vyriausybė pakvietė garsų jį architektą Arnolfo di Cambio pastatyti pastatą senjorų , ty valdž ios pareigū nų , vieš nagei ir susitikimui. Tais pač iais metais buvo pradė ti statyti Fanti rū mai, priklausę Uberti Ghibelline š eimai, kuri 1266 m. buvo iš tremta. Cambio naudojosi senu bokš tu, likusiu iš buvusių rū mų . Todė l stač iakampis Palazzo Vecchio bokš tas dabar nė ra pastato centre. Po Di Cambio mirties 1314 m. rū mų statybas tę sė jo mokiniai. Ir 1315 metais jis buvo baigtas. Pastatas buvo masyvios iš vaizdos, geriau priminė tvirtovę , kurioje galė jo pasislė pti valdž ios pareigū nai. Plane tai stač iakampis, tač iau ploni karnizai fasade jį vizualiai padalija į tris didelius blokus. Dantimis vainikuota galerija tarsi kartojasi ant varpinė s ir 94 m aukš tį siekianč io bokš to, papildydama didingo paprastumo į spū dį.
Nuo to momento pagrindinė rū mų struktū ra iš liko nepakitusi, buvo atlikti tik kai kurie patobulinimai. 1342–1343 m. pastatas buvo pratę stas iki Atė nų kunigaikš č io Gotjė IV. Nauji pokyč iai į vyko valdant Cosimo Medici 1440–1460 m. Pasirodo Dviejų š imtų salė . 1494-1495 metais architektas Simone del Pollayolo pastatė Penkių š imtų salę.
Respublikos laikais tiek viduje, tiek iš orė je buvo į rengta daugybė garsių meistrų skulptū rų , ypač Michelangelo Buonarroti ir Donatello. 1540–1543 m. Florencijos kunigaikš č io Kosimo I Medič io į sakymu rū mų interjerą pakeitė Giorgio Vasari. Jacopo Dzukki taip pat dalyvavo puoš ime. 1588–1592 m. viduje pertvarką sukū rė architektas Buontalenti. 1667 m. ant bokš to buvo sumontuotas Vincenzo Viviani laikrodis, kuris vis dar naudojamas.
Pastato bruož as – masyvus fasadas, sudarytas iš didelių blokelių . Visa tai papildo asimetriš kai iš dė stytas bokš tas.
Virš priekinių durų yra marmurinis fasadas „Jė zus Kristus, karalių Karalius ir vieš pač ių Vieš pats“. 1504–1873 metais č ia stovė jo Mikelandž elo Dovydas. Rū mus domina trys kiemai su garsių meistrų darbais, tarp kurių – Andrea del Verrocchio, Giorgio Vasari, Michelozzo. Garsi Penkių š imtų salė , kurioje renkami tapybos š edevrai. Daugybė gobelenų ir freskų puoš ia antrame rū mų aukš te esanč ius kambarius, į skaitant Elementų salę , Saturno terasą , Heraklio, Cereros, Kibelė s, Penelopė s, Jupiterio ir Sabinų kambarius.