کتابخانه ملی فلورانس با اهدای مجموعه 30 هزار جلدی کتابخانه خصوصی «آنتونیو مگلیابچی» که طبق وصیت وی در سال ۱۷۱۴ به این شهر داده شد، شکل گرفت.
در سال ۱۷۳۷ به‌منظور افزایش منابع این کتابخانه، تصمیم گرفته شد که یک نسخه از تمامی آثار منتشرشده در فلورانس در این کتابخانه به ودیعه گذارده شود و از سال ۱۷۴۳ مقرر شد یک نسخه از تمامی آثار منتشرشده در تمامی «گراند دوچی» در «توسکانی» به این کتابخانه فرستاده شود.
در سال ۱۷۴۷ کتابخانه با نام «مگلیابچیانا» برای اولین بار به روی عموم گشوده شد. در خلال سال‌های بعد، کتابخانه به‌واسطه هدایا و ارثیه‌های فراوان با فراهم‌آوری مجموعه‌های راهبانی و در پی انحلال گروه‌های دینی، گسترش یافت.
در سال ۱۸۶۱ «مگلیابچیانو» به کتابخانه پالاتینو پیوست و نام کتابخانه ملی را اخذ کرد و در سال ۱۸۸۵ نیز نام «کتابخانه ملی مرکزی فلورانس» بر آن نهاده شد. از سال ۱۸۷۰ «کتابخانه ملی فلورانس» مرکز واسپاری قانونی برای تمامی آثار چاپ‌شده در ایتالیا شد.
کتابخانه در اوایل در اتاق‌هایی مستقر بود که متعلق به «یوفیزی» بود. این کتابخانه مشمول قانون واسپاری مصوب 1886 و تغییرات بعدی آن است.
کتابخانه ملی فلورانس در سال 1935 به مکان فعلی خود در نزدیکی کلیسای سانتاکروز واقع در ساحل راست رودخانه آرنو منتقل شد.
این کتابخانه در جریان سیل سال 1966 آسیب فراوان دید. تا سال 2010، منابع این کتابخانه بالغ بر 5 میلیون جلد بود که به‌طور کامل ماشینی شده است.
از سال ۱۸۸۶ کتابخانه، بولتنی را منتشر کرد که در سال ۱۹۵۸ به کتابشناسی ملی ایتالیا تبدیل شد.
کتابخانه ملی فلورانس، پیشرو راه ایجاد سامانه کتابخانه ملی این کشور است که اهداف اصلی آن اتوماسیون خدمات کتابداری، و ایجاد نمایه‌ای ملی از مجموعه‌های کتابخانه‌های ایتالیایی است.