Situato in Piazza della Signoria, Palazzo Vecchio, opera di Arnolfo di Cambio, fu eretto fra il 1299 ed il 1314 e in seguito ampliato nel 1343 sotto il Duca di Atene e poi nel 1495 ad opera del Cronaca con il Salone dei Cinquecento. E' il più importante edificio civile della città; sede dei Priori delle Arti, della Signoria e residenza ducale. Gli interni vennero modificati, fra il 1540 ed il 1543, ad opera del Vasari quando Cosimo I dei Medici, nel 1540, si trasferì nel palazzo. I numerosi affreschi (1563-65) celebrano Cosimo I e la sua creazione del Granducato di Toscana.
Da visitare il Salone dei Cinquecento, che avrebbe dovuto essere affrescato da Leonardo e da Michelangelo, dove si può ammirare il gruppo marmoreo del Genio della Vittoria di Michelangelo.
Di particolare bellezza lo scalone del Vasari e il raffinato Studiolo di Francesco I de' Medici, eseguito dal Vasari, che custodisce anche opere del Giambologna, dell'Ammannati ed altri artisti fiorentini del tardo Cinquecento. Al secondo piano si possono ammirare la Cappella della Signoria affrescata dal Ghirlandaio, il quartiere degli Elementi e la Sala dei Gigli.
Il cortile trecentesco, ornato da una graziosa fontana con putto, fu ristrutturato da Michelozzo. Il Palazzo dei Priori fu chiamato Palazzo Vecchio dopo che la residenza dei Medici divenne Palazzo Pitti, dal 1865 al 1871 fu sede del Parlamento italiano, oggi è sede del Municipio. Davanti al palazzo alcune statue tra le quali la copia del famoso David di Michelangelo, la copia del gruppo Giuditta e Oloferne di Donatello, Ercole e Caco del Bandinelli e la copia del Marzocco di Donatello, simbolo della Repubblica fiorentina.