Die aktuelle Villa di Cambiano ist das Ergebnis einer Reihe von Restaurierungen und Erweiterungen des mittelalterlichen Kastells von Cambiano. Ursprünglich nannte sich der Ortsteil, in dem sich die Villa erhebt und der heute unberechtigterweise Cambiano genannt wird (abgeleitet vom Namen der Familie Cambi, welche die Villa in der 2. Hälfte des 15. Jahrhunderts erwarb) Camiano.

Durch den Kauf der Villa erhielt Bernardo Campi auch das Patronat der nahegelegenen Kirche von San Prospero, die er mit Gemälden verzieren ließ, die heute im Museum von Santa Verdiana in Castelfiorentino verwahrt werden.

Die Villa wurde im Laufe des 18. Jahrhunderts durch Niccolò Xaviero Cambi zum Anlaß seiner Hochzeit mit Lucrezia del Conte Capitano Galli Tassi di Prato renoviert. Wenn auch die Struktur im Renaissance-Stil unverändert geblieben ist, wurde die Villa dennoch mit Elementen verschönert, die dem Geschmack des 18. Jahrhunderts entsprachen, mit der Absicht den Gästen das Ansehen der Besitzer zu demonstrieren. Bei dieser Gelegenheit wurde auch der Park gestaltet, der das Gebäude umgibt und ihm einen momumentalen Charakter verleiht.