Gelegen op de heuvels die de stad Lucca omringen, in de zone waar de kerk van San Pancrazio oprijst, werd Villa Grabau waarschijnlijk gebouwd op een al bestaand gebouw en daterend uit de vijftiende eeuw.

Aan het begin van de zestiende eeuw was de villa eigendom van de familie Diodati, belangrijke handelaars uit Lucca, die aanvankelijk de originele gothische structuur behielden. Slechts aan het einde van de XVIe eeuw, werden de herstructureringswerkzaamheden en de transformatie van de villa tot een gebouw met een renaissancistische vorm begonnen.

In het bezit gekomen van de familie Gualanducci in 1653, werd de villa ongeveer twintig jaar later gekocht door de graven Orsetti, die eigenaars bleven tot 1854, wanneer het werd geerfd door Enrico Cittadella.

Beinvloed door de transformaties uitgevoerd door Elisa Baciocchi aan de Villa Reale di Marlia, begonnen de markiezen Cittadella de herstructureringswerkzaamheden om de villa een neoklassiek ontwerp te geven.
En inderdaad, het enige onaangetastte element binnenin de villa is de kapel gelegen naast de hoofdsalon.

In 1868 werd de villa tenslotte gekocht door de duitse bankier Rodolfo Schwartze, die het gaf aan zijn vrouw, Carolina Grabau, zodat zij vlakbij haar zus Costanza en haar broer Carlo Luigi kon wonen, die in de buurt leefden.