Con decreto del 20 febbraio 1852 il granduca Leopoldo II di Toscana istituì in Firenze una Direzione centrale degli archivi di Stato con il compito di provvedere «alla migliore tenuta, alla buona conservazione ed al più conveniente servizio di molti fra gli Archivi dello Stato esistenti nella capitale, e dipendenti da uffizi diversi».
Con lo stesso decreto chiamò Francesco Bonaini a dirigere quell'ufficio e nominò una commissione incaricata di proporre le modalità con le quali disporre e ordinare materialmente gli archivi e favorire una loro apertura al pubblico, che permettesse di «meglio contribuire all'incremento degli studi storici». Era il primo passo verso la fondazione di un Archivio centrale dello Stato che, istituito con decreto del 30 settembre 1852, ebbe sede nella fabbrica degli Uffizi. Furono concentrati nel nuovo Istituto gli archivi Diplomatico, delle Riformagioni, Mediceo, della Reggenza, della Segreteria di Stato, del Regio Diritto e Nunziatura, delle Decime granducali, del Monte Comune, Demanio e Corporazioni religiose soppresse, delle Regie Rendite. Ad essi si aggiunsero negli anni successivi anche quelli del Ministero delle Finanze, dei Tribunali civili e criminali, della Zecca e delle Revisioni e Sindacati.
Il Bonaini volle determinare il carattere storico dell'istituzione soprattutto con l'ordinamento materiale degli archivi, la cui sequenza doveva rispecchiare la storia di Firenze e della Toscana, o meglio le diverse forme di governo che vi si erano succedute. Agli archivi di epoca repubblicana dovevano così seguire quelli del principato mediceo e di quello lorenese, disposti secondo un disegno che voleva trasmettere l'idea di uno sviluppo organico della storia di cui erano il prodotto e la testimonianza.
Dopo l'Unità d'Italia, stabilito che gli Archivi di Stato ricevessero la documentazione non più utile all'amministrazione corrente, anche l'Archivio di Stato di Firenze accolse i primi versamenti di carte degli uffici periferici dello stato. Tra questi ricordiamo lo Stato civile che raccoglie gli atti di nascita, di matrimonio e di morte di tutte le comunità del granducato di Toscana dal 1808 al 1865; l'archivio della Prefettura, degli uffici giudiziari. Altre acquisizioni importanti furono l'archivio notarile moderno, il catasto toscano del secolo XIX e i numerosi archivi privati acquistati, donati o depositati.
A fronte di tali significative acquisizioni si poneva però con evidenza per l'Archivio di Stato il problema della mancanza di spazi per ulteriori accrescimenti, problema che assunse un carattere di urgenza alla metà degli anni Cinquanta del Novecento, facendo considerare l'opportunità di un trasferimento. L'alluvione del 4 novembre 1966, che danneggiò in misura consistente il patrimonio documentario, impresse un'accellerazione alla decisione di trovare un'altra sede all'istituto fiorentino. Individuata l'area idonea in piazza Beccaria, lungo la cerchia dei viali di circonvallazione progettati nell'Ottocento dal Poggi, il nuovo edificio fu realizzato da Italo Gamberini e dal gruppo da lui diretto e inaugurato ufficialmente il 4 febbraio 1989.
Attualmente l'Archivio di Stato di Firenze, che dispone anche di un deposito sussidiario a Sesto Fiorentino, conserva oltre 70 Km di materiale documentario, dall'VIII sec. ai nostri giorni, raccolto in più di 600 fondi e costituito dalle più diverse tipologie: carteggi, diplomi, codici miniati, statuti, disegni, carte nautiche e geografiche che recano iscritta la memoria storica delle vicende politiche, sociali, culturali e artistiche di Firenze e della Toscana e che fanno dell'Archivio di Stato di Firenze un punto di riferimento per ricercatori di tutto il mondo.
