L'opera fu voluta da Francesco I de Medici, figlio di Cosimo I, egli si ispirò alla politica del padre che volle rimodernare la città e l'aspetto lungo le sponde del fiume Arno, costruendo una serie di edifici per la nobiltà. Fra questi edifici fu edificato il Palazzo Reale , il quale doveva accogliere la signoria dei Medici nei periodi di loro permanenza a Pisa. Il palazzo fu opera del Buontalenti il quale costruì l'edificio inglobando al suo interno altri corpi di fabbrica già esistenti, come la torre “della Verga d'Oro”. La torre si ricorda in quanto fu il punto dal quale Galileo fece ammirare le lune di Giove al gran duca.

Il palazzo oggi è sede del Museo Nazionale di Palazzo Reale, nel quale sono esposte collezioni provenienti da donazioni private, ma anche l'oggettistica e le opere d'arte lasciate qui dai vari inquilini: Medici, Lorena e Savoia.