Gelegen auf den Hügeln die die Stadt Lucca umgeben, in der Gegend, in der sich die Pfarrei von San Pancrazio erhob, wurde die Villa Grabau wahrscheinlich auf einem bereits bestehenden Gebäude aus dem 15. Jahrhundert konstruiert.

Zu Beginn des 16. Jahrhunderts war die Villa im Besitz der Familie Diodati, wichtige Händler aus Lucca, die anfangs deren gotische Struktur beibehielten. Erst am Ende des 16. Jahrhunderts wurden die Arbeiten zur Restaurierung und Umgestaltung der Villa in ein Gebäude im Renaissancestil vorgenommen.

Im Jahre 1653 zum Eigentum der Familie Gualanducci geworden, wurde die Villa ca. 20 Jahre später von den Grafen Orsetti erworben, die bis zum Jahre 1854 deren Besitzer blieben, als sie von Enrico Cittadella geerbt wurde.

Beeinflußt durch die Veränderungen die Elisa Baciocchi an der Villa Reale di Marlia vornehmen ließ, begannen die Marquise Cittadella mit den Arbeiten zur Neugestaltung, um der Villa ein klassizistisches Aussehen zu geben.
Das einzige Element, das unverändert geblieben ist, ist die Kapelle neben dem Hauptsalon.

Im Jahre 1868 wurde die Villa dann vom deutschen Bankier Rudolf Schwartze erworben, der sie seiner Ehefrau Caroline Grabau schenkte, damit diese in der Nähe ihrer Schwester Constanze und ihres Bruders Karl Ludwig wohnen konnte, die in der Umgebung lebten.