美第奇家族，一個長時間於佛羅倫薩具有重大影響力的家族，通過對托斯卡納的擴張，他們能於16世紀將佛羅倫斯由佛羅倫斯共和國改造成一個世襲的公爵領地。該世紀的大部分時間他們都成功地統治佛羅倫斯及托斯卡納，通過獲得錫耶納以大量擴充版圖。
托斯卡納大公國最初由意大利著名的美第奇家族所統治。當時美第奇的科西莫一世經過多番戰鬥，把托斯卡納周邊的敵人消除後，於1569年建立此一大公國，並自封爲托斯卡納大公。
直至1737年，當時的統治者吉安·加斯托內·德·美第奇去世，而此君亦無任何子嗣，令美第奇家族在托斯卡納的統治告終。適逢當時波蘭王位繼承戰爭結束，法國、西班牙及薩伏依聯軍在戰爭中取得勝利，參戰國協定洛林公爵弗朗茨·史蒂芬把洛林公國讓予當初被廢黜的波蘭國王萊什琴斯基。爲了彌補他的損失，當時出現統治空位的托斯卡納大公國便成爲其補償。托斯卡納大公國遂在1745年始由哈布斯堡-洛林皇室的弗朗茨統治，稱弗托斯卡納大公國國旗朗切斯科一世(Francesco I)。自此哈布斯堡掌握了此地的統治權。當弗朗切斯科一世在1765年去世後，其子利奧波多一世繼位，直至1790年。在利奧波多一世統治期間，托斯卡納大公國成爲第一個廢除死刑的主權國家。
廢除
1790年，利奧波多一世之子費迪南多三世繼任爲托斯卡納大公。直至1800年，拿破崙崛起，征服帕爾馬公國。爲了補償帕爾馬公爵，拿破崙於是在翌年與費迪南多三世簽署阿蘭胡埃斯條約(Treaty of Aranjuez)。此條約要求費爾南多三世放棄托斯卡納大公國，轉任薩爾茨堡選帝侯。而在原有的土地上，建立新的伊特魯里亞王國，由來自波旁家族分支的帕爾馬公爵盧多維科一世出任統治者。托斯卡納在1801年3月21日遭到廢除。
再次建立
1807年，伊特魯里亞王國被拿破崙解散，原有領土被併入法國的行政區劃內，隨後的七年一直爲法國直接控制。1814年，拿破崙於萊比錫戰役被擊敗，費迪南多三世再次復位。其後在1824年，費迪南多三世的子嗣利奧波多二世取代其位置，並維持統治至1859年。在此期間，發生了牽涉整個歐洲的1848年革命，托斯卡納亦受影響。1849年2月9日，托斯卡納的共和派人物建立短暫的共和統治，但不久即爲奧地利軍隊所鎮壓。利奧波多再次繼續其統治。
消亡
1859年6月24日，法、薩兩國聯合向奧地利帝國宣戰，即第二次意大利獨立戰爭。其後法國單方面向奧地利媾和，簽署停戰協定，隨後更在蘇黎世的三國會議中，提出反對使用武力的條款。此舉令奧地利不能再輕易動用軍隊。亦因如此，具哈布斯堡家族血統的利奧波多二世，失去了奧地利的保護，令羣衆趁機反對其統治。同年7月，利奧波多逃亡至維也納，讓位予其子費迪南多四世。不過當此君繼承爵位時，托斯卡納已經落入薩丁尼亞的管理下，而他亦在同年8月16日被托斯卡納實際上的政府所廢黜。1859年12月，托斯卡納大公國與摩德納公國及帕爾馬公國組成中意大利聯合省，隨後更在1860年3月被薩丁尼亞征服。自此托斯卡納大公國即告消亡。
