Pertenece al Istituto Nazionale di Astrofisica.
En 1864, Giovanni Battista Donati propuso la construcción del observatorio eligiendo Arcetri para evitar la contaminación lumínica y el polvo de la ciudad de Florencia.
El área de Arcetri tiene un valor histórico, pues en ella vivió y murió Galileo Galilei, cerca de la Villa Il Gioiello.
En 1924 fue construida la torre solar con una altura de 25 m, que se equipó con un espectógrafo y un espectroheliógrafo combinados, con una distancia focal de 4 m y un objetivo de 37 cm.
Dos años más tarde el observatorio pasó a formar parte del Estado, especializando sus investigaciones en la física solar y la espectroscopia estelar.