Au XIVème siècle, l’édifice connu aujourd’hui sous le nom de Villa Gamberaia appartenait aux Bénédictines de San Martino a Mensola. Domenico Gamberelli, prédécesseur d’Antonio et Bernardo Rossellino, acheta le domaine au tournant de ce même siècle, puis en 1610, il entra en possession de Zanobi Lapi. Mais ce fut la famille Capponi qui donna à la villa sa structure actuelle, après l’avoir acquise en 1718.

Au cours du XIXème, elle fit l’objet de plusieurs passages de propriété et subit quelques périodes d’abandon. La princesse Giovanna Ghykha, sœur de la reine de Serbie, en devint propriétaire en 1896 et le resta jusqu’en 1925 ; elle fit restructurer la demeure.

Pendant la Seconde Guerre Mondiale, la villa fut sérieusement endommagée et fut par la suite cédée au Saint-Siège. Marcello et Nerina Marchi l’achetèrent en 1952 et se fondant sur des documents anciens, initièrent en 1954 d’importants travaux de restauration qui prirent fin six années plus tard. Actuellement, elle est détenue par la famille Zalum.