À l’origine, la Villa Reale de Marlia était un fortin appartenant au Duc de Tuscia et remontant au Xème siècle. Selon un document daté de 1517, la famille Avvocati vendit l’édifice à la famille Buonvisi. Mais en raison de la faillite de leur exploitation, cette dernière dû céder le domaine à Lelio et Oliviero Orsetti en 1651.

Les Orsetti firent ériger le palais contigu, appelé "Palazzina dell’Orologio" (Palais de l’Horloge), et conçurent un somptueux jardin baroque, orné d’extraordinaires jeux d’eau, de nymphées et de statues.

Elisa Baciocchi, sœur de Napoléon et reine d’Étrurie, acquit la villa – d’où son nom : Villa Reale (ce dernier mot signifie « royal ») - en 1806. Elle acheta également la villa voisine, « del Vescovo », et commissionna aussitôt l’unification des deux propriétés.
Afin d’y accueillir toute la cour, la demeure fut rehaussée d’un étage. Parallèlement, de nombreux éléments baroques furent éliminés du parc, qui fut transformé en jardin à l’anglaise. Seules la chapelle et la dite "Grotta di Pan" (Grotte de Pan) restèrent sur pied.

Après la chute de Napoléon, la villa, au sein de laquelle Niccolò Paganini s’exhiba plusieurs fois, subit divers passages de propriété.